[发明专利]一种模块化多电平换流器电压冗余控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电气控制技术领域，尤其是涉及一种模块化多电平换流器电压冗余控制方法。

背景技术

模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter, MMC）是一种新型的换流器拓扑结构，它具有许多显著的优点，多个模块串联在一起，很好的解决了传统换流器高压直流输电系统器件存在的均压问题，模块与模块之间具有很好的冗余性，通过模块内电容电压的叠加从而得到较好的正弦波形，当模块数一定高时，输出的低次谐波含量很低，而高次谐波仅仅只需要很小的滤波装置，有效地减少占地面积。MMC输电系统电压等级越高， 每桥臂需要串联的子模块个数越多，通常需要几百甚至上千个子模块串联，并且系统还要考虑子模块冗余配置，因此串联子模块数量将会更多。子模块电容电压均衡在合理工作范围是模块化多电平换流器稳定运行的前提条件，也是控制系统设计的难点。

如图1，传统的子模块电容电压均压控制基于电压排序原理，在同一时刻采集各子模块电容电压值, 然后进行子模块电压排序，随后根据桥臂电流方向决定投入电容电压偏低还是偏高的子模块。这其中最关键的就是对整个桥臂所有子模块电容电压进行排序。例如，桥臂子模块数量为Ｍ个，当前控制周期对该桥臂需要投入子模块数为Ｎ(Ｍ＞Ｎ)个。对Ｍ个子模块电容电压进行排序处理。当处于充电方向时，将子模块电容电压较低的Ｎ个子模块投入充电；当处于放电方向时，将子模块电容电压较高的Ｎ个子模块投入放电。

MMC系统电压等级高，子模块数量多，对于子模块均压控制的响应速度和效率也很高。因此需要设计有效的电压冗余控制方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的模块化多电平换流器电压冗余控制方法，它结合热平衡控制的电压均衡控制策略，周期性检测每个子模块的温度；通过温度检测配合电压检测的双重约束，对子模块进行充放电操作；大大的调高了对子模块的控制。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：电压冗余控制方法为：

步骤一：实时检测每个子模块电容电压,并采用一定算法,实现子模块电压快速排序；

步骤二：按照步骤一的排序,完成充放电操作；

步骤三：以10分钟/次为一周期检测每个子模块的温度，并按照温度大小由高到低进行排序；如果有模块温度超过温度上限值，则按照设定处理流程完成警示或故障操作；如果子模块电压均在温度限制以内，并且温度排序靠前的若干模块相对所有温度均值超过设置值10℃，则将相应模块不进行冗余投切操作，即不参与电压排序和充放电工作，待冷却至合理温度区间后继续投入运行。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种模块化多电平换流器电压冗余控制方法，它结合热平衡控制的电压均衡控制策略，周期性检测每个子模块的温度；通过温度检测配合电压检测的双重约束，对子模块进行充放电操作；大大的调高了对子模块的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明传统MMC系统示意图。

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

参看图2所示，本具体实施方式采用如下技术方案：电压冗余控制方法为：

步骤一：实时检测每个子模块电容电压,并采用一定算法,实现子模块电压快速排序；

步骤二：按照步骤一的排序,完成充放电操作；

步骤三：以10分钟/次为一周期检测每个子模块的温度，并按照温度大小由高到低进行排序；如果有模块温度超过温度上限值，则按照设定处理流程完成警示或故障操作；如果子模块电压均在温度限制以内，并且温度排序靠前的若干模块(可设置比例，例如设置为3%)相对所有温度均值超过设置值(例如设置为10℃)，则将相应模块不进行冗余投切操作，即不参与电压排序和充放电工作，待冷却至合理温度区间后继续投入运行。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种模块化多电平换流器电压冗余控制方法，它结合热平衡控制的电压均衡控制策略，周期性检测每个子模块的温度；通过温度检测配合电压检测的双重约束，对子模块进行充放电操作；大大的调高了对子模块的控制。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。