[发明专利]模块化多电平变流器电容电压平衡控制方法、装置及设备

说明书

本发明公开了模块化多电平变流器电容电压平衡控制方法、装置及设备，涉及多电平电力电子换流器技术领域。本发明通过实时计算桥臂内子模块电容电压平均值及标准差，将桥臂内子模块依据电容电压进行分组，并在各组中随机投入指定数目的子模块，使桥臂内子模块电容电压保持平衡。本发明所提出的模块化多电平变流器电容电压平衡控制方法，不仅能实现桥臂内子模块电容电压平衡，且无需电容电压排序过程，有效降低了控制算法复杂度。

技术领域

本发明涉及多电平电力电子换流器技术领域，具体为模块化多电平变流器电容电压平衡控制方法、装置及设备。

背景技术

模块化多电平变流器(ModularMultilevel Converter，MMC)采用了模块化结构，因其具有电压及功率扩展灵活、交流输出电能质量高、子模块开关频率低、高效率及高可靠性、易于实现冗余运行的优势，在柔性直流输电、可再生能源并网及大功率电机驱动领域广受关注。

由于模块化多电平变流器中储能电容悬浮分散在其各个子模块中，在控制方式改变、功率突变等内外因素作用下极易导致各电容充放电状态不等，从而导致桥臂内子模块电容电压发散，针对模块化多电平变流器各桥臂内电容电压平衡控制问题，常规方法通过对桥臂内所有子模块依据电容电压进行排序，或者对桥臂内子模块分组并采用电容电压优化排序算法的方法，使得模块化多电平变流器各桥臂内电容电压平衡，但上述方法会导致控制算法复杂度随着子模块数目增加而显著增加的问题，从而降低了控制系统的可靠性，进而限制了上述方法在实际工程中的应用范围，为此，我们提出模块化多电平变流器电容电压平衡控制方法、装置及设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化多电平变流器电容电压平衡控制方法、装置及设备，通过实时计算桥臂内子模块电容电压平均值及标准差，将桥臂内子模块依据电容电压进行分组，并在各组中随机投入指定数目的子模块，使桥臂内子模块电容电压保持平衡。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：模块化多电平变流器电容电压平衡控制方法，具体包括如下：

采样本控制周期中的桥臂电流及桥臂j内各子模块的电容电压；基于调制波大小采用调制方法进行调制计算，得到需投入的子模块数目；

计算本控制周期中桥臂内子模块电容电压的平均值及标准差；

根据计算得到的桥臂内子模块电容电压的平均值及标准差将桥臂内子模块分为三组：低电容电压异常组、电容电压平衡组、高电容电压异常组，并分别计算得到各组内子模块数目；

根据本控制周期中桥臂电流的方向及需投入的子模块数目，分别判定低电容电压异常组、电容电压平衡组、高电容电压异常组中子模块的应投入数目，并在对应组中随机投入所判定数目的子模块，用于实现桥臂j内子模块电容电压的平衡。

进一步的，所述桥臂内子模块电容电压的平均值μ_j及标准差σ_j的计算公式为：

公式①中，N_j是桥臂j内的子模块数目，u_c1，j、u_c2，j、…、u_cN，j分别为桥臂j内的第1个、第2个、…、第N_j个子模块的电容电压。

进一步的，所述桥臂内子模块的分组方法具体如下：

对于桥臂j内第i(i＝1，2，…，N_j)个子模块，其电容电压为u_ci，j；

若u_ci，jμ_j-3σ_j；则第i个子模块划归为低电容电压异常组；