[发明专利]一种实现混合型MMC可靠充电的子模块比例约束确定方法

说明书

本发明公开了一种实现混合型MMC可靠充电的子模块比例约束确定方法。本发明采用的技术方案为：对含有半桥子模块HBSM、全桥子模块FBSM和钳位双子模块CDSM中的任意两种或三种的组合类型，明确了不同类型子模块之间的个数比例关系，从而保障混合型MMC能够在不控充电阶段，实现可靠、安全的充电，防止出现子模块欠压不可控或过压损坏的情况。

技术领域

本发明属于柔性直流输配电领域，具体地说是一种实现混合型MMC可靠充电的子模块比例约束确定方法。

背景技术

基于半桥子模块HBSM的半桥型MMC是目前工程普遍采用的拓扑形式。但是，半桥型MMC在直流侧发生短路故障时，交流电源、反并联二极管及短路点将形成短路回路，难以快速清除直流故障。为使得MMC具备直流故障清除能力，国内外学者提出了基于全桥子模块FBSM的全桥型MMC，基于钳位双子模块CDSM的钳位型MMC，基于HBSM、FBSM或CDSM的混合型MMC等方案；其中，混合型MMC兼有所涉子模块属性的多种优点，广受重视。

在高压场景下，子模块的工作需要依赖于自取能电源，在充电的初始阶段子模块电容电压近似为0，自取能电源无法启动，全控型器件闭锁，因此任何换流阀都需要经历不控充电这个阶段，采取合理的充电策略使得所有子模块自取能的成功是换流阀运行的前提。在设计子模块自取能电源时，子模块自取能电源的启动电压一般取额定电压的20％，以保证为子模块驱动板可靠供电；同时，子模块不控充电电压不宜过大，否则会将子模块损坏。

混合型MMC包含多种子模块类型，其不控充电阶段的充电模态与常规的差别较大。因此，需要在安全、可靠要求下，明确子模块的比例约束边界，以防止出现子模块不控充电电压过低或过高的情形。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明通过分析不同类型子模块的不控充电特性，提出一种子模块比例约束确定方法，其能够在混合型MMC设计规划阶段，明确不同类型子模块之间的个数比例关系，从而保障混合型MMC能够在不控充电阶段，实现可靠、安全的充电，以防止出现子模块欠压不可控或过压损坏的情况。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种实现混合型MMC可靠充电的子模块比例约束确定方法，所述的混合型MMC内每个桥臂含有两种类型以上子模块，

若混合型MMC只含有HBSM和FBSM两类子模块，则子模块比例的约束条件为：

其中，m为电压调制比，U_dr直流极间额定电压，U_pp为相电压幅值，N_h为单个桥臂上HBSM个数，N_f为单个桥臂上FBSM个数，N为单个桥臂子模块总个数，k_l为子模块电路启动电压倍数，k_u为子模块电路过压倍数，λ_h表示HBSM所占的子模块个数比例，λ_f表示FBSM所占的子模块个数比例；

若混合型MMC只含有HBSM和CDSM两类子模块，则子模块比例的约束条件为：

其中，N_c为单个桥臂上CDSM个数，λ_c表示CDSM所占的子模块个数比例；

若混合型MMC只含有FBSM和CDSM两类子模块，则子模块比例的约束条件为：

若混合型MMC只含有HBSM、FBSM和CDSM三类子模块，则子模块比例的约束条件为：

根据目前常见的子模块类型而言，一般可以含有半桥子模块HBSM、全桥子模块FBSM和钳位双子模块CDSM中的任意两种或三种，子模块组合类型依据实际需要确定。