[发明专利]一种子模块故障下MMC损耗优化控制方法、系统及设备

权利要求书

1.一种子模块故障下模块化多电平换流器损耗优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在模块化多电平换流器正常运行时，当任一子模块出现故障，切除该故障子模块；

S2、采用基于基频环流抑制的容错控制方法，通过基频环流控制器抑制基频环流，使得模块化多电平换流器仍能保持正常运行；

S3、实时测量当前控制周期内，故障桥臂和同相健康桥臂的桥臂电流i_{_}j、子模块电容电压u_{cj_k}、子模块开关函数S_{j_k}，其中，j＝F,H，F代表故障桥臂，H代表健康桥臂，k＝1,2,…,x，x为故障桥臂或健康桥臂内剩余子模块数量；

S4、利用模块化多电平换流器子模块内各功率器件的损耗计算公式，根据步骤S3获得的故障桥臂和同相健康桥臂的桥臂电流i_{_}j、子模块电容电压u_{cj_k}、子模块开关函数S_{j_k}计算故障桥臂和健康桥臂的子模块平均损耗；

S5、以健康桥臂子模块平均损耗P_{ave_H}为给定值，故障桥臂子模块平均损耗P_{ave_F}为实际值，将二者之差通过PI控制器输出调节故障桥臂子模块的载波频率f_F，使得故障桥臂子模块平均损耗与健康桥臂子模块平均损耗相等，最终实现模块化多电平换流器子模块故障下的损耗优化控制。

2.根据权利要求1所述的一种子模块故障下模块化多电平换流器损耗优化控制方法，其特征在于，步骤S2中通过基频环流控制器抑制基频环流，是采用基于dq解耦的基频环流控制器实现。

3.根据权利要求1所述的一种子模块故障下模块化多电平换流器损耗优化控制方法，其特征在于，所述S3中的子模块开关函数S_{j_k}表示为：

其中，子模块为半桥结构，由第一二极管D₁、第二二极管D₂、第一功率开关T₁、第二功率开关T₂以及一个电容组成；子模块投入为：第一功率开关器件T₁处于导通状态，第二功率开关器件T₂处于关断状态；子模块切除为：第一功率开关器件T₁处于关断状态，第二功率开关器件T₂处于导通状态。

4.根据权利要求3所述的一种子模块故障下模块化多电平换流器损耗优化控制方法，其特征在于，所述S4中的模块化多电平换流器中的桥臂子模块平均损耗P_ave计算公式为：

其中，P_{loss_k}为桥臂内第k个子模块的总损耗，x为桥臂内剩余子模块个数，P_{loss_k}的计算方法为：

P_{loss_k}＝P_{conT1_k}+P_{conT2_k}+P_{conD1_k}+P_{conD2_k}+P_{swT1_k}+P_{swT2_k}+P_{swD1_k}+P_{swD2_k}(3)

其中，P_{conT1_k}和P_{swT1_k}分别为桥臂内第k个子模块中第一功率开关器件T₁的导通损耗和开关损耗，P_{conT2_k}和P_{swT2_k}分别为第k个子模块中第二功率开关器件T₂的导通损耗和开关损耗，P_{conD1_k}和P_{swD1_k}分别为第k个子模块中第一二极管D₁的导通损耗和开关损耗，P_{conD2_k}和P_{swD2_k}分别为第k个子模块中第二二极管D₂的导通损耗和开关损耗。