[发明专利]一种模块化多电平换流器阀组控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化多电平换流器阀组控制方法，属于电力电子技术与直流输电领域。

背景技术

模块化多电平换流器(MMC)是一种新型的多电平电压源型换流器，现已成功应用于多个高压直流输电(HVDC)工程中。相对于传统电压源型高压直流输电系统(VSC-HVDC)而言，MMC-HVDC具有器件开关频率低、谐波含量少、电压等级高等优点，因此MMC-HVDC具有广阔的应用空间。

MMC控制系统是直流输电系统的核心组成部分，对电力系统的稳定运行至关重要。MMC的控制系统一般由系统控制器和阀组控制器组成。系统控制器输出调制波，阀组控制器接收调制波，产生触发脉冲。在MMC-HVDC中阀组控制一般采用最近电平调制法。最近电平调制是一种阶梯波调制方法，阶梯数(即电平数)对应桥臂投入子模块数。MMC-HVDC的子模块很多，电平数大，要求调制波离散序列步长非常小。然而系统控制器的执行周期一般在50～100微秒左右，调制波离散序列步长较大。经过最近电平调制后，MMC交流电压电流谐波含量远超出了工程要求。为了减小调制波离散序列步长，工程上有两种解决方法：第一种方法是提高系统控制器的运算速率，减小调制波离散序列步长；另一种方法是在阀组控制器中使用线性插值方法。由于硬件和嵌入式操作系统的性能限制，第一种方法的效果非常有限。线性插值方法近似逼近正弦波，当系统控制器的处理速率达不到要求时，线性插值后的调制波误差比较大，控制效果差。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化多电平换流器阀组控制方法，以解决MMC-HVDC的系统控制器输出的调制波离散序列步长较大，导致MMC交流电压电流谐波含量超出工程要求的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种模块化多电平换流器阀组控制方法，该阀组控制方法包括如下步骤：

1)采集多电平换流器系统控制器输出的三相调制波，根据采集到三相调制波计算其各自的基波分量和二倍频分量的幅值和相角；

2)对得到的三相调制波基波分量和二倍频分量的幅值和相角进行余弦插值运算，得到调制波基波分量和二倍频分量瞬时值，并将其合并生成调制波瞬时值；

3)根据得到调制波瞬时值采用最近电平调制法和子模块均压法输出触发脉冲。

所述步骤1)中基波分量的幅值和相角的计算过程如下：

A)采用序分量分解和派克变换对三相基波进行正负零序分解，得到正序分量E_{j1_ref_step2}∠θ_j1、负序分量E_{j2_ref_step2}∠θ_j2和零序分E_{j0_ref_step2}∠θ_j0；

B)对步骤A)中得到的三相序分量的幅值和相角采用相量求和的方法计算三相基波分量的幅值和相角E_{j_ref_step3}^∠θ_j。

所述步骤1)中二倍频分量的幅值和相角的计算过程如下：

a)对环流抑制器的输出值进行限幅修正得到三相调制波的二倍频分量；

b)对得到二倍频分量进行派克变换，得到三相调制波二倍品分量的幅值和相角U_{diff_j_ref_step2}∠α_j。

所述步骤2)中采用的余弦插值运算过程为：当已知该余弦波形的幅值为A₀，频率为f₀，相角为θ₀，执行周期为Δtμs时，第k个程序周期所插入的离散点为A₀cos(θ₀+360°×f₀×k×Δt×10^-6)。

本发明的有益效果是:本发明首先根据多电平换流器系统控制器输出三相调制波计算其基波分量和二倍频分量的幅值和相角；然后采用余弦插值方法，计算出小步长的调制波基波分量和二倍频分量瞬时值，并将其合并生成小步长的调制波瞬时值；根据得到的小步长调制波瞬时值，使用最近电平调制法和子模块均压算法，输出触发脉冲。本发明针对模块化多电平换流器的系统控制器输出的大步长调制波离散序列，高精度地插入小步长调制波离散值，从而减少模块化多电平换流器的交流电压电流的谐波含量，改善直流输电系统的运行状态。

附图说明

图1是本发明提供的阀组控制方法总体方案框图；

图2是本发明提供的阀组控制方法的系统控制器控制流程图；

图3是本发明实施例中A相阀组的控制流程图。