[发明专利]基于载波移相的模块化多电平换流器MMC热冗余策略有效

专利信息
申请号: 201610931866.3 申请日: 2016-10-31
公开(公告)号: CN106452143B 公开(公告)日: 2019-08-20
发明(设计)人: 刘崇茹;徐东旭;王宇;王洁聪;王頔;朱承治 申请(专利权)人: 华北电力大学;国家电网公司;国网浙江省电力公司
主分类号: H02M7/483 分类号: H02M7/483
代理公司: 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 代理人: 陈波
地址: 102206 *** 国省代码: 北京;11
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摘要: 发明公开了属于电力系统模型仿真与控制领域的基于载波移相的模块化多电平换流器MMC热冗余策略。将MMC子模块分为运行状态与冗余状态。按照设定时间间隔,从每个桥臂所有子模块中选取设定数量的运行状态子模块,并且将其电容电压输入控制器,对控制器输出的控制信号进行扩维,使其等于每个桥臂所有子模块数,以使每个子模块都有相应的触发信号。当发生故障后,在子模块选择前进行子模块选择预处理,使得电容电压的选择与控制信号的扩维能够在剔除故障子模块的基础上进行。本发明通过使每个电容按照一定的时间间隔投入运行而使每个电容电压都维持在额定值附近,在发生故障后,容冗余子模块替换故障子模块时,不会对系统的正常运行造成影响。
搜索关键词: 基于 载波 模块化 电平 换流 mmc 冗余 策略
【主权项】:
1.基于载波移相的模块化多电平换流器MMC热冗余方法,其特征在于,包括:步骤1、将桥臂子模块依次编号,当未检测到子模块故障时,在每个设定时间间隔,按轮换顺序设定处于运行状态和处于热冗余状态的子模块;采集每个桥臂所有子模块的电容电压,将处于运行状态的子模块电容电压输入控制器;步骤2、根据控制器输出的控制信号,对应的赋值给处于运行状态的子模块,并将此时处于热冗余状态的子模块的控制信号赋0值;步骤3、当检测到子模块故障时,从步骤1中每个桥臂所有子模块中剔除故障子模块,并将其闭锁,打开旁路开关,隔离故障子模块;进入子模块选择预处理过程,把子模块个数从N转变为N‑1;经过预处理之后,对剔除故障子模块数组in_1按照步骤1中的轮换顺序重新设定处于运行状态和处于热冗余状态的子模块;步骤4:重新设定当前处于正常运行的子模块电容电压输入控制器,并将控制信号依次赋值给当前处于运行状态的子模块;处于热冗余状态的子模块的电容电压和故障子模块电容电压不输入控制器,其控制信号为0;步骤1中MMC每个桥臂子模块总数量为N,其中热冗余子模块数为M,0<M<N;在每个时刻,将N个子模块按顺序编号:1至N,每次选择N‑M个子模块,并将其电容电压输入控制器;所述按轮换顺序设定处于运行状态和处于热冗余状态的子模块的过程为:设△t为时间间隔,i为累计时间间隔,p为处于运行状态的子模块在所有子模块中的编号,k为p的初始序号;time为运行时刻,dt为运行步长,N为单桥臂所有子模块数,M为热冗余子模块数,j为投入运行的N‑M个子模块的编号;in为每个桥臂所有子模块数组,out为处于运行状态的子模块数组;处于运行状态的子模块选择按time是否小于i分为两部分;1)当time小于i时,此时刻并没有重新选择处于正常运行的子模块,仍然按上一时刻的初始序号进行电容电压选择,令p=k,j=1,进入选择过程:判断j是否小于等于N‑M,若j小于等于N‑M,则表示处于正常运行状态的子模块选择仍未结束,进一步判断p是否小于等于N,若p小于等于N,则表示所选择的运行状态的子模块序号未超出正常子模块序号,令out(j)=in(p),p=p+1,j=j+1,若p大于N,则表示所选择的运行状态的子模块序号已超出了正常子模块序号,需要减去N,重新从第1个子模块开始赋值,令中间变量g=p‑N,out(j)=in(g),p=p+1,j=j+1;若j大于N‑M,则表示此时刻处于正常运行状态的子模块选择已结束,令time=time+dt,并继续判断time是否大于i;2)当time大于i时,此时刻需要重新选择处于运行状态的子模块;为了能从上一时刻所选择的运行状态的子模块序号的后一个序号开始选择,令k=k+1,并判断k是否小于等于N;若k小于等于N,则表示k仍在正常子模块序号内,进一步令p=k,j=1,令i=i+△t,进入运行状态子模块的选择过程:判断j是否小于等于N‑M,若j小于等于N‑M,则表示处于正常运行状态的子模块选择仍未结束,进一步判断p是否小于等于N,若p小于等于N,则表示所选择的运行状态的子模块序号未超出正常子模块序号,令out(j)=in(p),p=p+1,j=j+1,若p大于N,则表示所选择的运行状态的子模块序号已超出了正常子模块序号,需要减去N,重新从第1个子模块开始赋值,令中间变量g=p‑N,out(j)=in(g),p=p+1,j=j+1;若j大于N‑M,则表示此时刻处于正常运行状态的子模块选择已结束,令time=time+dt,并继续判断time是否大于i;若k大于N,则表示上一时刻运行状态子模块初始序号已为最后一个子模块,运行状态子模块的选择需要重新从第1个编号开始,所以令k=1,之后继续执行k小于等于N的逻辑,从而进入运行状态子模块的选择逻辑;在选择运行状态子模块的同时记录其电容电压。
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  • 2017-10-16 - 2019-10-01 - H02M7/483
  • 本申请公开了一种MMC子模块的开关频率计算方法,包括:获取MMC的子模块数量、PWM调制的载波频率、参考波调制比和参考波频率;计算投入预设数量子模块时,开关频率增加的期望值;根据子模块数量、参考波频率和参考波调制比,计算一个基波周期内参考波与各层载波的分界点,其中,分界点将基波周期分成多个时间段;分别计算多个时间段内预设数量个子模块的投入时间;根据基波周期、期望值、投入时间和载波频率,计算子模块的开关频率。本申请提供的MMC子模块的开关频率计算方法,大大提高了计算MMC开关频率的准确性。
  • 一种母线电容自平衡电路-201920295708.2
  • 陈位旭;施鑫淼 - 浙江艾罗网络能源技术有限公司
  • 2019-03-08 - 2019-10-01 - H02M7/483
  • 本实施例提出了一种母线电容自平衡电路,包括充放电主回路,在充放电主回路中设有分别对BUS电压、1/2BUS电压进行采样的BUS电压采样电路、1/2BUS电压采样电路,并且在两个电压采集电路的输出端设有对充放电主回路中的MOS管的通断进行控制的MOS管控制电路。通过比较器在其正向输入端和反向输入端中输入电压值的高低不同,针对性的对设置在充放电主回路中的MOS管通断进行变化,从而对1/2BUS电压点处的充放电过程进行控制,能够对1/2BUS电压进行快速调整,提升对母线电压的响应速度。
  • 电容软故障下模块化多电平变换器损耗平衡控制方法-201910518869.8
  • 邓富金;周赟;王青松 - 东南大学
  • 2019-06-16 - 2019-09-27 - H02M7/483
  • 本发明涉及一种电容软故障下模块化多电平变换器损耗平衡控制方法,所述方法包括以下步骤:利用子模块电容的外特性计算电容容值Caui,再根据电容容值计算所需电容电压交流分量的波动系数ki,接着根据波动系数ki以及电容电压交直流分量得到虚拟电容电压u’caui,通过控制虚拟电容电压平衡,使各子模块等效调制波xer_aui相近,从而平衡各子模块的损耗。该方法通过引入交流分量波动系数ki抵消了电容容值对子模块等效调制波xer_aui的影响,不仅平衡各子模块的损耗而且平衡了各子模块中相同位置的功率开关器件的损耗。
  • 基于维也纳PFC及三电平逆变电路的变频调光器-201822159710.5
  • 胡欲凯 - 成都英格瑞德电气有限公司
  • 2018-12-21 - 2019-09-24 - H02M7/483
  • 本实用新型公开了基于维也纳PFC及T型三电平逆变的变频调光器,包括功率因数校正电路、通过并联中间电容与功率因数校正电路输出端相连的三电平逆变电路。本实用新型基于维也纳PFC及T型三电平逆变的变频调光器能够提高输入电流的功率因数接近1;降低电源对电网的谐波污染;中间电容上的能量经过逆变能够得到标准的正弦波输出,不受输入电网的影响,而且可以将输出频率提高到400Hz甚至1KHz,使得所需升压变压器和回路隔离变压器的体积和重量将大大减小;输出容量大、输出电压高、电流谐波小的优点,中点续流能力强,改善输出纹波,降低损耗。
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