[发明专利]一种优化的MMC子模块电容电压动态均衡控制方法

摘要

一种优化的MMC子模块电容电压动态均衡控制方法，包括以下步骤：首先确定出子模块电容电压最大允许波动的范围，对当前该MMC桥臂上的子模块电容电压进行均衡控制，若该桥臂上某个子模块电容电压超过了规定的最大允许波动范围，则采用基于改进排序的子模块电容电压直接均衡方法；若该桥臂上所有子模块电容电压都处于规定范围之内，则采用无需排序的子模块电容电压均衡控制方法；本发明能够大大减少因排序问题而导致控制系统计算量过大的问题。

主权项

1.一种优化的MMC子模块电容电压动态均衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据控制系统选用的调制策略计算出某一时刻MMC各桥臂需要投入的MMC子模块数N_{_on}，每个桥臂有N个MMC子模块，则该桥臂需要切除的子模块数为N_{_off}＝N‑N_{_on}；若N_{_on}＝N，则投入该桥臂上的所有MMC子模块；若N_{_on}＝0，则切除该桥臂上的所有MMC子模块；此时结束本次MMC子模块电容电压动态均衡控制，等待下一次判断分析；若0＜N_{_on}＜N，则需进入下述步骤进行判断分析；步骤2，采集当前时刻该桥臂内各MMC子模块的电容电压值U_ck(k＝1,2,3,...,N)，以及桥臂电流值i_arm；步骤3，求出当前时刻该桥臂内所有MMC子模块电容电压的平均值式中：k表示第k个MMC子模块的编号，U_ck表示第k个MMC子模块电容电压，N表示每个桥臂上MMC子模块的数量；步骤4，若MMC直流侧电压为U_dc，则MMC子模块电容电压的参考值为式中：U_dc表示MMC直流侧电压；MMC子模块电容电压的波动系数为ε，ε一般为5％，设定MMC子模块电容电压的最大偏差为ΔU_{c_max}(ΔU_{c_max}＜εU_{c_ref})，如果每个子模块电容电压U_ck(k＝1,2,3,...,N)都满足条件(U_{c_ref}‑ΔU_{c_max})＜U_ck＜(U_{c_ref}+ΔU_{c_max})时，则执行下述步骤5～8，进行无需排序的子模块电容电压均衡控制方法；反之，则执行下述步骤9～11，进行基于改进排序的MMC子模块电容电压直接均衡方法；此时结束本次MMC子模块电容电压动态均衡控制，等待下一次判断分析；步骤5，将该桥臂内的各个MMC子模块的电容电压U_ck分别与该桥臂内所有MMC子模块的电容电压平均值U_{c_avg}相比较，若第k个子模块电容电压U_ck≥U_{c_avg}，说明该子模块电容电压过高需要放电，去执行步骤6；反之，说明该子模块电容电压过低需要充电，去执行步骤7；步骤6，判断当前时刻流过该桥臂电流i_arm的正负和该桥臂所需投入或切除的MMC子模块数来决定该MMC子模块的工作状态；若i_arm≤0且已确定投入的子模块数小于等于N_{_on}，则准备投入该MMC子模块，使该子模块电容放电；若i_arm≤0且已确定投入的子模块数大于N_{_on}，则准备切除该MMC子模块，保持该子模块电容电压；若i_arm＞0且已确定切除的子模块数小于等于N_{_off}，则准备切除该子模块，保持该MMC子模块电容电压；若i_arm＞0且已确定切除的MMC子模块数大于N_{_off}，则准备投入该MMC子模块，使该MMC子模块电容充电，之后，去执行步骤8；步骤7，判断当前时刻流过该桥臂电流i_arm的正负和该桥臂所需投入或切除的MMC子模块数来决定该MMC子模块的工作状态；若i_arm≥0且已投入的MMC子模块数小于等于N_{_on}，则准备投入该MMC子模块，使该MMC子模块电容充电；若i_arm≥0且已投入的MMC子模块数大于N_{_on}，则准备切除该MMC子模块，保持该MMC子模块电容电压；若i_arm＜0且已确定切除的MMC子模块数小于等于N_{_off}，则准备切除该MMC子模块，保持该MMC子模块电容电压；若i_arm＜0且已确定切除的MMC子模块数大于N_{_off}，则准备投入该MMC子模块，使该MMC子模块电容充电；之后，去执行步骤8；步骤8，判断该桥臂内每个MMC子模块当前时刻的工作状态，若每个MMC子模块的工作状态都已确定，则统一投入N_{_on}个MMC子模块和切除N_{_off}个MMC子模块，此时结束本次MMC子模块电容电压动态均衡控制，等待下一次判断分析；反之，去执行步骤5；步骤9，比较该桥臂内的各个MMC子模块的电容电压U_ck与该桥臂内所有MMC子模块的电容电压平均值U_{c_avg}的相对大小，将该桥臂上的MMC子模块分成两组，电容电压相对较高的n₁个MMC子模块组成高电压组，电容电压相对较低的n₂个MMC子模块组成低电压组，其中n₁+n₂＝N，之后去执行步骤10；步骤10，分别对高电压组中的n₁个MMC子模块和低电压组中的n₂个MMC子模块按照其电容电压由高到低的顺序进行排序，最终得到该桥臂上所有MMC子模块电容电压由高到低排列的顺序；步骤11，判断当前时刻流过该桥臂电流i_arm的正负和该桥臂所需投入的MMC子模块数N_{_on}来决定该MMC子模块的工作状态；若该桥臂电流i_arm≥0，则投入该桥臂内电容电压最低的N_{_on}个MMC子模块，即投入步骤10的MMC子模块排序顺序中后N_{_on}个MMC子模块，以便对这些子模块电容充电；若该桥臂电流i_arm＜0，则投入该桥臂内电容电压最高的N_{_on}个子模块，即投入步骤10的MMC子模块排序顺序中前N_{_on}个MMC子模块，以便对这些MMC子模块电容放电；此时结束本次MMC子模块电容电压动态均衡控制，等待下一次判断分析。