[发明专利]模块化多电平拓扑风电变换器的恒电容电压纹波控制方法

说明书

本发明属于电力系统技术领域，提供了一种模块化多电平拓扑风电变换器的恒电容电压纹波控制方法。包括以下过程：获取模块化多电平拓扑风电变换器的运行参量，所述运行参量至少包括风速，并获取最高频率风速；向模块化多电平拓扑风电变换器中注入循环电流二倍频分量；其中，循环电流二倍频分量满足如下条件：注入的循环电流二倍频分量的角度为最佳角度，当实际风速大于最高频率风速时的子模块电容电压纹波与最高频率风速下的子模块电容电压纹波保持一致；与传统方法相比，本发明通过注入循环电流的二次谐波分量，可以显著降低子模块电容器的电压纹波，减小设备的体积，降低设备的成本，提高设备的运行可靠性。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及一种模块化多电平拓扑风电变换器的恒电容电压纹波控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

常规能源是不可再生的，会造成环境污染。可再生能源，尤其是风能的开发已经引起了越来越多的关注。随着风力发电技术的不断进步，风能转换系统的容量也在逐渐增大。在过去的三十年里，风能转换系统的规模和容量呈指数级增长。一些制造商甚至开始开发容量为10MW的风能转换系统。

在兆瓦级风力发电系统中，永磁同步发电机(Permanent Magnet SynchronousGenerator，PMSG)和全功率变换器已被广泛采用。随着相关技术的进步，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)已广泛应用于海上风力发电和高压直流技术。然而，与传统的两电平和三电平变换器不同，MMC的电容器不直接连接到直流母线。其电容器安装在子模块中。在MMC运行期间，臂电流将通过子模块电容器，这将导致电容器电压波动。通常，电容器电压纹波不应增加标称电容器电压的10％，否则过电压会导致半导体和电容器击穿。因此，MMC通常需要电容值较大的电容器。大电容不仅会增加成本，而且会增加换流器的空间。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种模块化多电平拓扑风电变换器的恒电容电压纹波控制方法，通过注入循环电流的二次谐波分量，抑制了子模块电容器的电压纹波，从而可以使用电容值更小的子模块电容。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种模块化多电平拓扑风电变换器的恒电容电压纹波控制方法。

一种模块化多电平拓扑风电变换器的恒电容电压纹波控制方法，包括以下过程：

获取模块化多电平拓扑风电变换器的运行参量，所述运行参量至少包括风速，并获取最高频率风速；

向模块化多电平拓扑风电变换器中注入循环电流二倍频分量；

其中，循环电流二倍频分量满足如下条件：注入的循环电流二倍频分量的角度为最佳角度，当实际风速大于最高频率风速时的子模块电容电压纹波与最高频率风速下的子模块电容电压纹波保持一致。

本发明第二方面提供了一种模块化多电平拓扑风电变换器的恒电容电压纹波控制系统。

一种模块化多电平拓扑风电变换器的恒电容电压纹波控制系统，包括：

数据获取模块，被配置为：获取模块化多电平拓扑风电变换器的运行参量，所述运行参量至少包括风速，并获取最高频率风速；

纹波控制控制模块，被配置为：向模块化多电平拓扑风电变换器中注入循环电流二倍频分量；

其中，循环电流二倍频分量满足如下条件：注入的循环电流二倍频分量的角度为最佳角度，当实际风速大于最高频率风速时的子模块电容电压纹波与最高频率风速下的子模块电容电压纹波保持一致。