[发明专利]应用于模块化多电平换流器的电容电压控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种应用于模块化多电平换流器的电容电压控制方法及装置，其中，方法包括：通过建立每个子模块的开关函数，得到理想状态下的输出电压函数，根据输出电压函数，建立模块化多电平换流器系统运行时的能量脉动方程，对能量脉动方程进行数字运算处理，得到模块化多电平换流器的桥臂电压表达方程组，根据桥臂电压表达方程组中的高倍频交流分量，确定需输入的高倍频环流并将其输入至模块化多电平换流器相内能量均分控制中。以实现各个子模块电容电压的稳定。与现有技术相比，本发明具有可避免子模块电容电压振荡、模块间能量交换快等优点。

技术领域

本发明涉及电容电压控制领域，尤其是涉及一种应用于模块化多电平换流器的电容电压控制方法及装置。

背景技术

模块化多电平换流器常常使用于电网模拟器等大功率电网仿真中，应用场景十分广泛。然而在实际系统运行中，由于硬件的差异，桥臂上各个电容、电感的值都存在差异，充电速率、储能元件的不同，电容电压不能保持一致，出现电容电压不平衡的状况。

申请号为CN202011549217.X的中国发明申请公开了一种应用于模块化多电平换流器的改进载波移相调制策略，提升了子模块电容电压的平衡效果。但该发明系统低频运行时，子模块之间的能量交换仍然较慢，存在电容电压振荡的问题，影响系统的正常工作。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应用于模块化多电平换流器的电容电压控制方法及装置，从而解决模块化多电平换流器低频运作时存在的电容电压振荡的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于模块化多电平换流器的电容电压控制方法，所述模块化多电平换流器包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂均包括多个子模块，所述控制方法包括：

S1、建立每个子模块的开关函数，得到理想状态下的输出电压函数；

S2、根据所述输出电压函数，结合所述子模块的电容电压闭环均压控制原理，建立模块化多电平换流器系统运行时的能量脉动方程；

S3、去除所述能量脉动方程初始状态下的直流部分并对方程两端进行积分处理，得到模块化多电平换流器的桥臂电压表达方程组；

S4、根据所述桥臂电压表达方程组中的交流分量，确定输入的高倍频环流的幅值与相位；

S5、将所述高倍频环流输入至相内能量均分控制中。

进一步地，步骤S1中所述的子模块开关函数表达式为：

式中，u_px和u_nx分别表示上桥臂电压和下桥臂电压，S_xj，S_pxj，S_nxj分别表示上下桥臂功率、上桥臂额定功率和下桥臂额定功率，u_cxj，u_cpxj，u_cnxj分别表示上下桥臂子模块电压、上桥臂子模块电压和下桥臂子模块电压。

进一步地，步骤S2中所述的能量脉动方程表达式为：

式中，m_v表示电压调制比，i_h表示相内环流，ω表示角频率，C_arm表示桥臂等效电容，表示初始相位，φ表示基波初相位，表达式为

进一步地，步骤S3中的桥臂电压表达式为：

式中，U_dc表示直流母线额定电压。

可见子模块电容电压中含有3倍频的交流分量。