[发明专利]一种模块化多电平换流器的模块电容电压均压控制方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性直流输电领域，具体涉及一种模块化多电平换流器的模块电容电压均压控制方法。

背景技术

随着直流输电技术的不断发展，基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)由于其在可再生能源并网、无源网络供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域的独特优势正取代传统基于晶闸管的直流输电方式。模块化多电平换流器(MMC)由于其模块化，易扩展，谐波含量低等特点已成为柔性直流输电领域最受欢迎的电压源换流器拓扑。

模块化多电平换流器正常运行时应保持子模块电容电压均衡，传统的均压方案是采集同一桥臂所有模块电容电压并进行排序，再根据桥臂电流方向和控制算法得到的投入模块数目决定具体哪些模块需要投入。由于在输电领域模块化多电平换流器级联模块数目多、输出电平数多(通常达到几十到上百电平)，要将一个桥臂所有模块的电容电压汇总到一个控制器中进行排序会产生较大的通信量并导致较长的汇总时间，限制了控制频率的提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种模块化多电平换流器的模块电容电压均压控制方法，该方法可以有效的降低控制器的通讯量，同时实现模块均压。

为达到上述目的，本发明所述的模块化多电平换流器的模块电容电压均压控制方法，包括以下步骤：

1)模块化多电平换流器中含有3个相，每个相中含有2个桥臂，每个桥臂内含有M个模块，将桥臂内的所有模块平均分为N个组，则每组中的模块数为S=M／N；

2)对每组内所有模块按模块电压值的大小进行排序，再查找每组内的最大模块电压U_max(i)以及最小模块电压值U_min(i)，其中i=1，2…N；

3)根据U(i，j)=U_min(i)+(U_max(i)-U_min(i))·(j-1)／(S-1)，得所有组的模块电压评估值U(i，j)，其中，j=1，2…S，U(i，j)为第i个组的j个模块电压评估值；

4)根据电压电流双闭环的方法得到每个桥臂中所需抽取的模块数B，将每个桥臂内所有组的模块电压评估值U(i，j)按大小进行排序，并根据桥臂电流的方向抽取B个最小／最大模块电压评估值；

5)判断每个组内含有被抽取的B个最小／最大模块电压评估值的数量，再根据桥臂电流的方向从每个组中抽取相应数量个最小／最大模块电压对应的模块，然后再投入每个组中抽取的模块，其中每个组中含有被抽取的最小／最大模块电压评估值的数量与该组中抽取的模块数相同。

当桥臂电流的方向为正时，则从所有组的模块电压评估值U(i,j)中抽取B个最小模块电压评估值，并判断各组中含有所述B个最小模块评估值的数量，再从各组中抽取相应数量个最小模块电压值对应的模块。

当桥臂电流的方向为负时，则从所有组的模块电压评估值U(i,j)中抽取B个最大模块电压评估值，并判断各组中含有所述B个最大模块评估值的数量，再从各组中抽取相应数量个最大模块电压值对应的模块。

步骤4)中根据每一组的模块电压范围采用快速排序方法对所有组的模块电压评估值U(i，j)按大小进行排序。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的模块化多电平换流器的模块电容电压均压控制方法在实现模块均压时，将多电平换流器中各桥臂中的所有模块分为N个组，并查找每个组中的最大模块电压值及最小模块电压值，再根据每个组的最大模块电压值及最小模块电压值对每个模块的模块电压值进行均分处理，得到每个组的模块电压评估值，然后在根据对每个组的模块电压评估值进行排序，再根据排序的结果从各组中抽取相应数量的模块，从而实现各组之间并行计算，克服了传统汇总所有模块电压导致的通信量大的问题，同时有效的减少了模块电压值排序花费的时间，提高了控制多电平换流器的控制频率。

附图说明

图l为本发明的流程示意图；

图2为实施例一中模块化多电平换流器的结构示意图；

图3为实施例一中模块化多电平换流器子模块投入状态示意图；

图4为实施例一中模块化多电平换流器子模块切除状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的模块化多电平换流器的模块电容电压均压控制方法，包括以下步骤：