[发明专利]一种MMC型多端口固态变压器的启动控制方法

说明书

本发明公开了一种MMC型多端口固态变压器的启动控制方法，分别以其各端口所接母线为启动电源，提供相应的启动控制方法，不仅实现了固态变压器在启动过程中的控制要求，而且充分发挥了MMC型多端口固态变压器的拓扑结构特点，避免了现有预充电策略由硬件参数不一致等因素导致的模块电压发散问题，降低了启动控制的复杂度。

技术领域

本发明涉及一种固态变压器的启动控制方法，具体涉及一种MMC型多端口固态变压器的启动控制方法。

背景技术

随着社会快速发展，能源供给与能源需求的矛盾日益明显，新能源的大规模开发利用与能源的高效利用是解决这一矛盾的主要途径。其中，固态变压器是能源互联和能量转化的关键设备。在远距离输电等高压应用场合，模块化多电平变换器(modularmultilevel converter，MMC)因具有模块化、易扩展和输出波形好等特点被广泛认可和使用。同样地，模块化多电平变换器也被引入固态变压器中，不仅可以应对高压应用需求，而且提供了高压直流接口，为直流网络的接入提供了有效解决方案。MMC型多端口固态变压器可实现高压和低压，直流与交流之间的电能传输与转换，还能实现电能质量治理等功能。在高压或大功率场合，一般地，MMC型多端口固态变压器是由多个含有悬浮电容的模块串联以及多个含有电容的DC/DC变换器并联组成的，为了使系统的稳定可靠运行，在系统的启动阶段要对这些电容进行充电，以便为系统正常运行建立所需的电压。虽然，对于MMC或固态变压器的启动控制技术已有相关研究，但是对于MMC型多端口固态变压器的启动控制还没有针对性的技术。这是因为，一方面MMC型固态变压器含有多个端口，其启动控制的电源供给情况较为复杂，另一方面由于MMC型固态变压器的拓扑结构差异也会对启动控制产生一些限制条件。特别地，在实际应用中，由硬件参数差异和模块辅助电路损耗会对模块电容电压不平衡造成不同程度的影响，增加了启动过程中对模块电容电压平衡的管理难度。此外，由于DC/DC变换器中含有中高频的变压器，其在启动过程中不能承受较大的电流冲击，这也对启动控制增加了限制条件。总之，MMC型多端口固态变压器虽然具有较多的功能，但是其启动控制策略也较为复杂，需要考虑较多因素，协调较多需求。

发明内容

本发明的目：针对现有的MMC型多端口固态变压器，分别以其各端口所接母线为启动电源，提供相应的启动控制方法，不仅实现了固态变压器在启动过程中的控制要求，而且充分发挥了MMC型多端口固态变压器的拓扑结构特点，降低了启动控制的复杂度。

技术方案：本发明的一种MMC型多端口固态变压器的启动控制方法，所述MMC型多端口固态变压器的拓扑结构包括MMC单元，DC/DC变换器单元和低压变换器单元；所述MMC单元三相中的每一相分别由由多个模块串联而成的上下两个桥臂组成，两个桥臂之间为MMC单元的一相高压交流侧，每个模块均由直流电容C和电力电子开关组成；所述DC/DC变换器单元由多个DAB电路组成，每个DAB电路的前级分别与MMC单元的一个直流电容C相连，所有DAB电路后级输出端相并联形成低压直流端口，在所述低压直流端口并联有直流电容C_LVDC；所述低压变换器的直流侧与直流电容C_LVDC并联；

当以MMC型多端口固态变压器的高压直流端口或高压交流端口所接母线作为启动电源时，所述启动控制方法具体包括以下步骤：

步骤1：对MMC单元的三相各模块的直流电容进行预充电，直至各模块的直流电容电压达到其模块控制器启动电压U_cst，而后执行步骤2；

步骤2：对MMC单元的下/上桥臂模块进行旁路控制，对上/下桥臂模块组进行预充电，直至上/下桥臂模块的直流电容的电压达到额定值U_c，而后执行步骤3，其中，U_c＝U_HVDC/N，U_HVDC为高压直流侧直流电压，N为MMC单元的一个桥臂中所包含额定电容数量；