[发明专利]基于模块化多电平矩阵变换器的合环装置及方法

权利要求书

1.一种基于模块化多电平矩阵变换器的合环装置，其特征在于，所述合环装置应用于供电系统，所述合环装置包括第一电压互感器、第二电压互感器、M3C、第一开关、第二开关、第三开关以及控制器，所述第一电压互感器、第一开关、M3C、第二开关以及第二电压互感器依次连接，第三开关的一端连接于所述第一电压互感器与第一开关之间，第三开关的另一端连接于第二电压互感器与第二开关之间；所述控制器分别与第一电压互感器、第二电压互感器、M3C、第一开关、第二开关以及第三开关具有通信连接；所述合环装置用于连接在所述供电系统的第一交流系统与第二交流系统之间。

2.根据权利要求1所述的合环装置，其特征在于，所述第一交流系统包括第一电源、第一负载以及第四开关；所述第二交流系统包括第二电源、第二负载以及第五开关；

所述第四开关的一端与第一电源连接，所述第四开关的另一端与第一负载及所述第一电压互感器连接；

所述第五开关的一端与第二电源连接，所述第五开关的另一端与第二负载及第二电压互感器连接；

所述第四开关和所述第五开关均与所述控制器具有通信连接。

3.一种基于模块化多电平矩阵变换器的合环方法，其特征在于，所述合环方法应用于权利要求2所述合环装置，所述方法包括：

当断开第二电源前，先闭合第一开关，获取第一电压互感器采集的第一电压信号和第二电压互感器采集的第二电压信号；所述第一电压信号为M3C的输入侧电压信号，所述第二电压信号为M3C的输出侧电压信号；

根据所述第一电压信号和所述第二电压信号计算M3C的平均电容电压指令值，并控制M3C的平均电容电压跟踪所述平均电容电压指令值；根据第二电压信号计算M3C的第一输出电压指令值，并控制M3C的输出电压跟踪第一输出电压指令值；

基于所述平均电容电压达到所述平均电容电压指令值以及所述输出电压达到第一输出电压指令值的情况下，闭合第二开关进行无冲击合环。

4.根据权利要求3所述的合环方法，其特征在于，所述闭合第二开关进行无冲击合环之后，包括：

断开第五开关后，获取第一电压互感器采集的第三电压信号，根据所述第三电压信号计算出M3C的第二输出电压指令值，并控制M3C的输出电压跟踪第二输出电压指令值；

基于M3C的输出电压达到第二输出电压指令值的情况下，闭合第三开关，以使得第二负载功率转移到第三开关所处的回路中来完成负荷转供；

断开第一开关和第二开关，将M3C退出运行。

5.根据权利要求3所述的合环方法，其特征在于，所述根据所述第一电压信号和所述第二电压信号计算M3C的平均电容电压指令值的计算公式如下：

其中，表示平均电容电压指令值，表示第二电压互感器采集的三相电压信号，x指的是相，a、b、c分别代表A相、B相、C相，表示第一电压互感器采集的三相电压信号，m表示M3C的调制比，N表示M3C的每个桥臂的子模块个数。

6.根据权利要求3所述的合环方法，其特征在于，所述控制所述平均电容电压跟踪所述平均电容电压指令值，包括：

采用双闭环PI控制，通过控制M3C的输入侧d轴电流，来控制所述平均电容电压达到所述平均电容电压指令值，控制计算公式为：

其中，k_p、k_i为PI控制器的参数，表示平均电容电压指令值，u_dc为平均电容电压实际值，为M3C输入侧电流d轴分量指令值，为M3C输入侧电流q轴分量指令值。