[发明专利]一种串联式MMC拓扑结构的控制方法

说明书

一种串联式MMC拓扑结构及控制方法。提供了一种成本低、体量小，且具备大变比的高效率串联式MMC拓扑及控制方法。用于直流到交流的转换，包括A、B、C三相串联连接的桥式电路，所述三相串联连接的桥式电路的两端，分别连接直流侧的正负端口；每一相的所述桥式电路的两端均并联有电容，且三相的所述电容串联连接；所述桥式电路包括四个子模块阀串，记为arm1、arm2、arm3和arm4；和四个桥臂开关组，记为S1、S2、S3和S4；所述arm1和所述S1串联形成桥臂一，arm2和S3串联形成桥臂二，arm3和S2串联形成桥臂三，arm4和S4串联形成桥臂四；本发明提升了MMC功率密度，并同时实现了MMC的成本和体量的降低。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种串联式MMC拓扑结构及控制方法。

背景技术

近年来，随着直交流配电网的发展，MMC（模块化多电平换流器）成为中压交、直流配电网互联与能量交换的关键装置。

中国专利CN112615388A（一种含分布式储能单元的中高压供电质量统一调节器）公开了一种MMC拓扑结构，通过六个桥臂、两两上下级联，形成三个相单元，三个相单元并联连接，上端口连接直流输入端正极、下端口连接直流输入端负极。用于输入电压为V_dc的转换时，每个桥臂都需要N个子模块，六个桥臂共需6N个子模块。MMC需要庞大数量的子模块，具有占地面积大、功率密度低和成本高昂的缺点。

实际应用中，为降低MMC的子模块用量，有两种选择：一种是沿用现有连接结构，提高单个子模块的电容电压；另一种是改进MMC的连接结构，使得同等水平的功率转换下所需子模块的数量减少，即提高MMC的功率密度。

而前种方法，单纯通过增大子模块的电容电压方式来减少MMC所需子模块的数量、实现装置体积减小，将导致子模块电容容量增加、子模块开关承压增大，最终导致MMC损耗增加，降低整体装置的效率，可行性差。

因此，如何采用后种方法，通过改进MMC拓扑结构、调整控制方式，减小MMC所需子模块数量，最终实现MMC的功率密度提升、降低装置体积和成本，成为亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种成本低、体量小，且具备大变比的高效率串联式MMC拓扑的控制方法。

本发明的技术方案为：

一种串联式MMC拓扑结构，用于直流到交流的转换，

包括A、B、C三相串联连接的桥式电路，所述三相串联连接的桥式电路的两端，分别连接直流侧的正负端口；

每一相的所述桥式电路的两端均并联有电容，且三相的所述电容串联连接；

所述桥式电路包括四个子模块阀串，记为arm1、arm2、arm3和arm4；和四个桥臂开关组，记为S1、S2、S3和S4；

所述arm1和所述S1串联形成桥臂一，arm2和S3串联形成桥臂二，arm3和S2串联形成桥臂三，arm4和S4串联形成桥臂四；

所述arm1、S1、S3和arm2依次串联形成左桥臂组，arm3、S2、S4和arm4依次串联形成右桥臂组；所述左桥臂组与右桥臂组并联连接；

所述左桥臂组中S1和S3之间设抽头一，所述右桥臂组中S2和S4之间设抽头二，所述抽头一连接电感器，而后再连接变压器原边绕组的上端子；所述抽头二连接变压器原边绕组的下端子；所述变压器的副边绕组为交流侧的输出口。

三相的所述桥式电路的变压器具有同向的同名端；

所述变压器的原边绕组同名端连接所述电感器；三相的所述桥式电路的变压器的副边绕组同名端形成交流侧的三相端口，三相的所述桥式电路的变压器的副边绕组异名端相连形成中性点。