[发明专利]一种柔性直流输电系统功率模块联合降损方法

说明书

一种柔性直流输电系统功率模块联合降损方法，首先采用二倍频环流注入降损，整流模式下桥臂电流二倍频环流正向峰值对应基频电流分量正向峰值，逆变模式下桥臂电流二倍频环流正向峰值对应基频电流分量负向峰值，此时二倍频环流注入的功率模块损耗相对较小；其次，采用变g参数的模块电压排序算法降损，有两个控制维度，第一个控制维度是根据开关频率平均值偏离目标值的程度输出基准参数g_b，分四个档逐步收敛g参数基准值，第二个维度控制是依据桥臂电流绝对值大小，在第一个控制维度确定的基准参数g_b的上叠加随桥臂电流变化的波动量，作为最终g参数输出到功率模块排序均压算法中，将桥臂电流较大区域的开关频率适当转移至桥臂电流较小区域，从而减小功率模块开关损耗；本发明提供的方法或系统，能够降低现有柔直换流阀功率子模块的开关损耗，提升柔性直流输电系统的传输效率，提升经济性。

技术领域

本发明属于柔性直流输电技术领域，特别涉及一种柔性直流输电系统功率模块联合降损方法。

背景技术

柔性直流输电系统具有控制灵活、潮流双向流动、提供无功支撑、无换相失败等特点，其独特的技术优势非常适合异步电网互联、新能源接入、孤岛供电等领域。

柔性直流输电系统由功率模块级联组成，柔直换流阀内部存在大量功率半导体开关器件，当电流流过功率模块开关器件以及开关器件开断过程中均会产生损耗，流过的电流越大，产生的损耗越高，严重制约柔性直流输电系统的传输效率。目前，降低换流阀功率模块损耗的常用做法是加入二倍频环流抑制，该方法虽然控制简单，但并没有让功率模块工作在更低损耗状态。

综上，进一步探索柔性直流输电系统换流阀功率模块低损耗运行具有重要意义，因此亟需一种新的柔性直流输电系统功率模块联合降损方法提升柔直系统运行效率和经济性。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种柔性直流输电系统功率模块联合降损方法，采用二倍频环流注入和变g参数的模块电压排序算法联合降损，在功率模块开关频率恒定的前提下，能够降低现有柔直换流阀功率模块的运行损耗，提升柔性直流输电系统的传输效率，提升经济性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种柔性直流输电系统功率模块联合降损方法，包括以下步骤：

步骤一 采用二倍频环流注入降损；

步骤二 采用变g参数的模块电压排序算法进一步降低功率模块损耗。

所述步骤一具体方法如下：

以一定角度对功率模块注入二倍频环流，桥臂电流由直流母线电流的三分之一的直流分量、换流阀阀侧交流电流的二分之一的基频分量、二倍频环流分量、四次及以上的偶数次谐波分量组成，由于四次及以上偶数次谐波分量的含量少，对功率模块损耗影响小，忽略桥臂电流四次及以上偶数次谐波分量对功率模块损耗的影响，则整流运行模式下桥臂电流表达式为

逆变运行模式下桥臂电流表达式为

上式中，为基频电流分量与二倍频环流分量的相位差；

在整流模式下桥臂电流表达式中，令取值满足基频电流分量正向峰值对应二倍频环流分量负向峰值，基频电流分量负向峰值对应二倍频环流分量负向峰值；在逆变模式下，令取值满足基频电流分量的正向峰值对应二倍频环流分量正向峰值，基频电流分量的负向峰值对应二倍频环流分量正向峰值；

然后进行-180°～180°范围扫描计算得到：二倍频环流含量相同，整流模式桥臂电流正向电流有效值最小，逆变模式桥臂电流负向电流峰值最小时，得到二倍频环流注入角度此时，功率模块损耗低于环流抑制下的功率模块损耗。

所述步骤一中二倍频环流注入方法为：