[发明专利]一种桥臂复用型MMC拓扑子模块降容谐波注入方法

说明书

本发明提供了一种桥臂复用型MMC拓扑子模块降容的谐波注入方法，属于高电压技术领域。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)由于使用大量的子模块来逼近桥臂电压，导致其体积和占地面积庞大。基于此，从拓扑和控制策略的两个角度出发，提出一种桥臂复用型MMC拓扑子模块降容的谐波注入方法，实现MMC的轻型化。本发明的核心技术方案是：通过在MMC桥臂增加一部分全桥子模块，使其具有一定的过调制输出能力。通过桥臂复用思想，使具有过调制能力的MMC桥臂子模块个数与常规半桥MMC桥臂子模块个数相同，得到桥臂复用型MMC拓扑。基于控制策略层面，提出了一种桥臂二倍频电流注入量的确定方法。基于拓扑和控制策略层面，可大幅度降低桥臂复用型MMC子模块电容容值。

技术领域

本发明涉及高电压技术领域，具体涉及一种桥臂复用型MMC拓扑子模块降容谐波注入方法。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)因其具有无换相失败问题、具有黑启动能力、模块化程度高等优点，已成为柔性直流电网的首选换流器拓扑。

目前柔直工程上大多采用半桥型MMC，由于MMC通过使用大量的子模块来逼近桥臂电压，导致其体积和占地面积庞大。子模块中电容的体积在整个子模块中占很大比例。基于此，提出一种桥臂复用型MMC拓扑子模块降容谐波注入方法，可大幅度降低MMC子模块电容容值。实现MMC的轻型化。

发明内容

针对上述背景技术中提到的半桥MMC存在的体积和占地面积大的问题，本发明从拓扑和控制策略的两个角度出发，提出一种桥臂复用型MMC拓扑子模块降容谐波注入方法，可大幅度降低MMC子模块电容容值。

本发明的技术方案的特征包括以下步骤：

步骤1：提出一种桥臂复用型MMC拓扑，基于全桥子模块的负电平输出能力和拓扑复用思想，提出一种在不增加子模块个数的基础上具有一定的过调制输出能力的MMC拓扑模型。

步骤2：基于桥臂复用型MMC拓扑，从桥臂电流有效值角度出发，提出了一种谐波电流注入量幅值的确定方法。通过提高调制比来减少MMC桥臂电流的基频分量，并基于桥臂电流注入前后桥臂电流的有效值不变的原则，确定谐波电流注入幅值。(具体见附录公式(3))

步骤3：基于桥臂复用型MMC拓扑，以谐波注入量的相角为自变量，建立多维度目标函数，兼顾桥臂电流峰值和子模块电容电压纹波幅值，寻优确定最优谐波电流的初相角。

本发明通过三个步骤，能够大幅度降低MMC子模块电容容值。

具体实施方式

下面将对本发明涉及的一种桥臂复用型MMC拓扑子模块降容谐波注入方法作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明所要解决的技术问题通过提出一种桥臂复用型MMC拓扑子模块降容谐波注入方法，实现MMC的轻型化。

本发明采用如下技术方案实现：

步骤1：通过在MMC桥臂上增加全桥子模块，从而提高MMC调制比。具体增加的全桥子模块个数N_F具体见公式(1)：

式1中，m为传统半桥MMC的正常工作时的调制比，m'为增加全桥子模块后系统实际的调制比。m_max为增加全桥子模块后的MMC调制比的峰值。N_F为增加的全桥子模块个数，N_H为MMC桥臂半桥子模块总数。通过桥臂复用思想，以增加全桥子模块提高调制比前后MMC子模块总数不变为原则，确定复用的半桥子模块个数。