[发明专利]一种基于多个子模块捆绑式投切的电容电压平衡控制方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性交流输电技术领域，具体涉及一种基于多个子模块捆绑式投切的电容电压平衡控制方法。

背景技术

当前，基于全控型电力电子器件IGBT的各种电力电子电路已经越来越多地应用于电力系统、机车牵引、航空航天等领域。随着电力电子技术及材料、制造工艺的发展，IGBT器件的通流能力也越来越强，使其在直流输电领域也得到重要的发挥空间，直接促进了柔性直流输电技术的诞生和发展。与传统的高压直流输电技术不同，柔性直流输电换流器以由IGBT串联构成的高压换流阀替代了晶闸管串联换流阀，形成了电压源型的柔性直流换流器。柔性直流输电可以实现向远距离的中小型孤立、弱负荷进行供电；可以进行独立、准确、灵活的有功/无功功率控制，提高系统潮流传输的经济性和稳定性；在潮流反转时直流电压极性不变，方便构成多端直流输电系统；在相联系统短路时不增加系统的短路容量，有利于限制短路电流，阻止系统的故障扩散；可以提供无功支持和频率控制，用于风电场和分布式发电等可再生能源并网有着特殊的优势；在相联电网故障后能够提供黑启动电源，加快电网故障后的快速恢复能力；换流站占地面积相对于普通直流大为减小。

柔性直流输电技术丰富的性能优势吸引了众多科研技术人员投入到相关的研究及实践工作中，其灵活的控制性能也使得柔性直流的控制保护方法和控制保护装置成为了柔性直流技术的研究热点。在基于模块化多电平换流器拓扑结构的柔性直流的控制中，对换流器子模块内部的控制保护是整个控制保护系统中一个非常重要的环节。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于多个子模块捆绑式投切的电容电压平衡控制方法，可以有效的解决大容量基于模块化多电平换流器方式的柔性直流输电换流阀控制问题，可实现大规模数量的换流阀运行控制和监视；通过捆绑方式，使模块化多电平换流阀的子模块数量级别下降一个级别，有利于电容电压平衡控制计算量的降低，降低了对控制设备的要求。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种基于多个子模块捆绑式投切的电容电压平衡控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：上传并汇总子模块状态；

步骤2：将桥臂包括的M个子模块进行分组捆绑，得到m个模块组，并对m个模块组的电压进行排序，所述模块组作为整体投入或者切出；

步骤3：明确当前需要投入的总子模块数目，进而得到此时需要投入的模块组的数目m′；

步骤4：根据桥臂电流方向和模块电容电压排序结果选择投切模块组数目和具体模块组。

所述步骤1中，桥臂分段控制单元将子模块状态上传给桥臂汇总控制单元，所述桥臂汇总控制单元对接收的子模块状态进行汇总。

所述步骤2中，桥臂汇总控制单元对M个子模块按照n个一组进行分组捆绑，得到个模块组，其中m=M/n。

所述桥臂汇总控制单元对m个模块组的电压按照从大到小的原则进行排序。

所述步骤3中，根据上层直流控制保护系统下发的指令采用最小逼近法明确当前需要投入的总子模块数目，进而得到此时需要投入的模块组的数目m′。

所述步骤4包括以下步骤：

步骤3-1：以正母线流向负母线为正方向，若此时电流方向为正，选择电压和最小的m₁′个子模块组投入，其余的m-m₁′个子模块切出；

步骤3-2：以负母线流向正母线为负方向，若此时电流方向为负，选择电压和最大的m₂′个子模块组投入，其余的m-m₂′个子模块组切出。

所述桥臂分段控制单元、桥臂汇总控制单元、光CT合并及接口单元、环流控制单元和MMC阀监视单元组成了模块化多电平换流器控制保护系统的阀基控制设备；所述桥臂分段控制单元将子模块状态上传给桥臂汇总控制单元进行汇总；所述环流控制单元下发调制量信息，通过此调制量信息，汇总并进行计算，决定子模块的投切；MMC阀监视单元对MMC阀的状态进行监视，并将监视信息上传至上位机。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.可以有效的解决大容量基于模块化多电平换流器方式的柔性直流输电换流阀控制问题，可实现大规模数量的换流阀运行控制和监视；

2.本专利通过捆绑方式，使模块化多电平换流阀的子模块数量级别下降一个级别，有利于电容电压平衡控制计算量的降低，降低了对控制设备的要求；