[发明专利]模块化多电平换流器的环流抑制方法及装置

说明书

本发明提供了一种模块化多电平换流器的环流抑制方法及装置，该环流抑制方法包括：通过计算模块化多电平换流器中的上下桥臂各时刻的电容电压值及相单元的输出电压建立桥臂二倍频环流控制的参考电压在旋转坐标系下的解析模型；将电流基波分量的直流分量带入解析模型中，得到桥臂的二倍频参考电压在旋转坐标系下d轴及q轴的值；进行PARK反变换，得到三相坐标系下的桥臂二倍频环流控制的参考电压；基于直流母线电压、换流器交流侧输出电压参考值及桥臂二倍频环流控制的参考电压，得到j相上下桥臂参考电压；根据j相上下桥臂参考电压，运用最近电平调制策略计算需要导通的子模块个数，基于子模块个数生成相应的触发脉冲，以控制子模块的开通与关断。

技术领域

本发明是关于柔性直流输电技术领域，特别是关于一种模块化多电平换流器的环流抑制方法及装置。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)具有易扩展和模块化设计的优点，近几年来得到了快速发展。模块化多电平换流器采用子模块级联方式，可以有效地解决传统功率开关直接串联的不足，提高电压和功率等级，在柔性直流输电领域具有广阔的应用前景。

模块化多电平换流器共有3个相单元，每个相单元由上、下两个桥臂构成，共6个桥臂，每个桥臂由若干个子模块和电感级联构成(如图1所示)。子模块采用半桥结构，由两个带反并联二极管的IGBT和一个电容构成(如图2所示)，通过对三个相单元上、下桥臂处于投入状态的子模块数进行分配，实现对换流器三相交流电压的调节。由于模块化多电平换流器独特的结构特点，在桥臂电流的作用下，子模块电容会周期性充放电，造成子模块电容电压波动，进而引入桥臂环流，导致桥臂电流发生畸变，换流器损耗增大。

针对MMC中环流问题，可通过增大桥臂电感来抑制环流，但该方法不能从根本上解决环流问题，且过大的电感会降低系统的响应速度、增大装置的体积。也可以在比例—积分(PI)、准比例谐振等调节器的基础上设计环流抑制控制器，这些都可以在一定程度上起到环流抑制的作用，改善桥臂电流的畸变，减少损耗。但这些控制策略较为复杂，都需要实时检测三相上、下桥臂电流。

发明内容

本发明实施例提供了一种模块化多电平换流器的环流抑制方法及装置，以在有效抑制二次谐波环流的同时降低控制器的复杂程度。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种模块化多电平换流器的环流抑制方法，该环流抑制方法包括：

通过计算模块化多电平换流器中每个相单元的上下桥臂各时刻的电容电压值及相单元的输出电压建立桥臂二倍频环流控制的参考电压在旋转坐标系下d轴和q轴的解析模型；将电流基波分量通过PARK变换后的直流分量带入所述解析模型中，得到桥臂的二倍频参考电压在旋转坐标系下d轴及q轴的值；

将所述旋转坐标系下d轴及q轴的值进行PARK反变换，得到三相坐标系下的桥臂二倍频环流控制的参考电压；

基于直流母线电压、换流器交流侧输出电压参考值及所述桥臂二倍频环流控制的参考电压，得到j相上下桥臂参考电压；

根据所述j相上下桥臂参考电压，运用最近电平调制策略计算需要导通的子模块个数，基于所述子模块个数生成相应的触发脉冲，以控制子模块的开通与关断。

一实施例中，通过计算模块化多电平换流器中每个相单元的上下桥臂各时刻的电容电压值及相单元的输出电压建立桥臂二倍频环流控制的参考电压在旋转坐标系下d轴和q轴的解析模型，包括：

建立模块化多电平换流器的数学模型，通过计算子模块电容电压波动得到所述电容电压值；

预设上下桥臂总开关状态中的附加二倍频分量，基于所述电容电压值及附加二倍频分量计算所述相单元的输出电压；

预设环流抑制控制器输出的二倍频参考电压表达式，将所述相单元的输出电压带入所述二倍频参考电压表达式，得到所述解析模型。