[发明专利]基于环流注入的模块化多电平变换器损耗优化控制方法

说明书

本发明公开基于环流注入的模块化多电平变换器损耗优化控制方法，包括如下步骤：利用模块化多电平变换器有功功率和无功功率得到交流侧电流；利用模块化多电平变换器功率守恒得到直流侧电流；在所注入二次环流和四次环流的幅值和相角取值范围内，利用桥臂电流求取模块化多电平变换器子模块总损耗，并将计算结果构建子模块总损耗数据集；找到数据集中最小的总损耗值所对应的二次环流和四次环流的幅值和相角，将最优二次环流和四次环流同时注入到模块化多电平变换器三相桥臂中，实现模块化多电平变换器损耗降低。本发明实现模块化多电平变换器损耗降低，与常规方法相比无需增加模块化多电平变换器建设成本且不会影响模块化多电平变换器输出电能质量。

技术领域

本发明属于多电平电力电子变换器领域，具体涉及一种基于环流注入的模块化多电平变换器损耗优化控制方法。

背景技术

模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)可通过调整级联子模块的个数实现任意电平的输出，相对于传统两电平和三电平变换器，其具有高度模块化、输出电压波形质量高、不需要多绕组移相变压器等优点，目前正逐步推广应用于可再生能源并网、中压电机驱动、轨道交通等领域。

由于模块化多电平变换器包含子模块数量较多，模块化多电平变换器正常运行过程中，子模块中的功率开关和二极管所产生的损耗不容忽视，然而过大的损耗会影响模块化多电平变换器的可靠性，进而影响模块化多电平变换器系统的稳定运行。因此，降低子模块中的功率开关和二极管所产生的损耗进而降低模块化多电平变换器损耗对模块化多电平变换器系统的稳定运行至关重要。

针对模块化多电平变换器损耗优化控制问题，常规方法通过改变子模块的拓扑结构、动态调整子模块的开关频率或者改变模块化多电平变换器的调制策略来降低模块化多电平变换器损耗，但是上述方法存在模块化多电平变换器建设成本增加、影响模块化多电平变换器输出电能质量、控制算法复杂度增加等问题，限制了上述方法在实际工程中的应用。

因此设计一种实现模块化多电平变换器损耗降低，与常规方法相比无需增加模块化多电平变换器建设成本，且不会影响模块化多电平变换器输出电能质量的多电平变换器损耗优化控制方法是符合实际需要的。

针对上述提出的问题，现设计一种基于环流注入的模块化多电平变换器损耗优化控制方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于环流注入的模块化多电平变换器损耗优化控制方法，通过将最优二次环流和四次环流同时注入到模块化多电平变换器三相桥臂中，实现模块化多电平变换器损耗降低，与常规方法相比无需增加模块化多电平变换器建设成本且不会影响模块化多电平变换器输出电能质量。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于环流注入的模块化多电平变换器损耗优化控制方法，包括如下步骤：

S1、利用模块化多电平变换器有功功率和无功功率计算得到模块化多电平变换器交流侧电流i_a的表达式其中I_m为交流侧电流幅值，ω为电网角频率，为功率因数角；

S2、利用公式i_dc＝P/V_dc计算得到模块化多电平变换器直流侧电流i_dc，其中P为模块化多电平变换器有功功率，V_dc为模块化多电平变换器直流侧电压；

S3、在所注入二次环流和四次环流的幅值和相角取值范围内，利用桥臂电流表达式其中I_2m为所注入二次环流的幅值，θ₂为所注入二次环流的相角，I_4m为所注入四次环流的幅值，θ₄为所注入四次环流的相角，求取模块化多电平变换器子模块总损耗，并将计算结果构建模块化多电平变换器子模块总损耗数据集；