[发明专利]一种桥臂不对称MMC型直流变压器电容电压平衡方法

说明书

本发明公开了一种桥臂不对称MMC型直流变压器电容电压平衡方法，包括：基于MMC型直流变压器的主电路结构和桥臂电流数学模型，建立变压器桥臂电流的差模电流等效回路和共模电流等效回路；基于差模电流等效回路和共模电流等效回路，分别计算上桥臂输入输出功率第一差值以及下桥臂输入输出功率第二差值；采用PI控制，实时采集并基于上下桥臂电容电压的差值，调节第一差值和第二差值，实现电容电压平衡。本发明建立了设备运行过程中的功率传输模型，可准确得出能量传输方向是桥臂电感不对称时上下桥臂模块电容电压不平衡的原因，采用PI控制，调节第一差值和第二差值，方法简单，且可有效抑制由桥臂电感不对称导致的模块电容电压不平衡。

技术领域

本发明属于变压器运行控制领域，更具体地，涉及一种桥臂不对称MMC型直流变压器电容电压平衡方法。

背景技术

MMC型直流变压器相较于传统双主动桥结构的直流变压器具备模块化设计、电压扩展容易、冗余设计简单的优点，更适用于电压水平较高的应用场景。为了抑制桥臂电流的波动，在每个桥臂上设置了大小相同的桥臂电感，但在实际工程中桥臂电感很难做到参数一致，不对称的桥臂电感，会引起桥臂间的能量流动，使模块电容电压产生不平衡，最终导致变压器无法正常运行。为此，有必要针对桥臂电感不对称引起的电容电压不平衡进行有效控制。

针对桥臂电感参数不对称的研究主要集中在HVDC(High Voltage DirectCurrent，HVDC)领域，往往通过注入共模电压和注入有功、无功环流的方法平衡模块电容电压。但MMC型直流变压器相较于MMC-HVDC工作原理存在较大差异，因此该种不平衡控制方法不再适用。关于现有的MMC型直流变压器分析方法主要基于双主动桥结构的等效模型，难以得到桥臂间能量流动和桥臂电感不对称时相间的相互影响，基于此模型提出的移相电容电压平衡控制算法复杂，对控制器的运算负担较大

发明内容

本发明提供一种桥臂不对称MMC型直流变压器电容电压平衡方法，用以解决现有MMC型直流变压器电容电压平衡方法因基于双主动桥结构的等效模型而未能得到桥臂间能量流动和桥臂电感不对称的相互影响而导致计算复杂度高的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种桥臂不对称MMC型直流变压器电容电压平衡方法，包括：

步骤1、基于MMC型直流变压器的主电路结构和桥臂电流数学模型，建立所述变压器桥臂电流的差模电流等效回路和共模电流等效回路；

步骤2、基于所述差模电流等效回路和所述共模电流等效回路，分别计算上桥臂输入输出功率第一差值以及下桥臂输入输出功率第二差值；

步骤3、采用PI控制，实时采集并基于上下桥臂电容电压的差值，调节所述第一差值和第二差值，实现电容电压平衡。

本发明的有益效果是：根据MMC型直流变压器的主电路拓扑，建立其桥臂电流数学模型以及差模电流等效回路和共模电流等效回路，然后基于该等效回路，建立了设备运行过程中的功率传输模型(第一差值和第二差值)，基于该模型，可得到MMC型直流变压器的能量传输过程，因此可准确得出能量传输方向是桥臂电感不对称时上下桥臂模块电容电压不平衡的原因。因此，本发明通过采用PI控制，调节第一差值和第二差值，来稳定电容电压的平衡，相比于已有的移相滞环控制，只需要简单的PI控制即可实现，省去了滞环控制中的比较环节，既能实现电容电压平衡，又能减少控制的计算量，方法简单，且可有效抑制由桥臂电感不对称导致的模块电容电压不平衡，保证了直流变压器的稳定运行，避免了现有方法存在的计算复杂度高的问题。

上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述共模电流等效回路包括：直流电源，以及由每一相的上、下桥臂子模块等效电压源和上、下桥臂电感构成的该相支路；所述直流电源与每相支路并联，用于同时通过每相支路向该支路中的上或下桥臂子模块等效电压源充电；