[发明专利]一种高压直流输电用模块化多电平换流器及其控制方法

摘要

本发明公开了一种高压直流输电用模块化多电平换流器及其控制方法，包括：三个相单元，每个相单元包括两个对称的上桥臂、下桥臂；桥臂，包括N个子模块和与子模块串联的电抗器；子模块，其为双箝位型子模块。本发明的高压直流输电用模块化多电平换流器及其控制方法，MMC能够等效成两个独立的子拓扑结构，实现双投入、双切除、单投单切和单切单投等工作状态，并采用电压‑频率权重法对子模块进行排序，使子模块的IGBT的投切频率均匀。

主权项

1.一种高压直流输电用模块化多电平换流器的控制方法，其特征在于，包括：步骤1、控制器采集前控制周期上、下桥臂投入的子模块量Non‑1和切出的子模块量Noff‑1；步骤2、本周期，控制器根据需要投入子模块数量Non‑2和切出的子模块数量Noff‑2、桥臂电流方向判断执行的工作模式；所述工作模式包括：当需要投入或者切出的子模块数量不变，桥臂电流大于零，为第一模式；当需要投入或者切出的子模块数量不变，桥臂电流小于零，为第二模式；当需要投入子模块数量增加，桥臂电流大于零，为第三模式；当需要投入子模块数量增加，桥臂电流小于零，为第四模式；当需要投入子模块数量减少，需要切除子模块数量增加，桥臂电流大于零，为第五模式；当需要投入子模块数量减少，需要切除子模块数量增加，桥臂电流小于零，为第六模式；步骤3、对子模块按照电压‑频率权重值从大到小的顺序进行排序，电压‑频率权重法包括计算电压‑频率权重的步骤：其中，U_i为第i个子模块的电容电压值；f_i为第i个子模块的开关频率；λ_i为电流影响因子；w_1i为第i个子模块的电压权重系数；w_2i为第i个子模块的频率权重系数；当电流影响因子λ等于1时，当电流影响因子λ等于‑1时，其中，平均电压步骤4、模块化多电平换流器进入相应工作模式：所述第一模式将已投入的最大的子模块与处于切出状态最小的子模块开始对调，将已投入第二大的子模块与处于切出状态第二小的子模块对调，依次进行，直至投入子模块的电压与处于切出状态的子模块电压差值ΔU小于设定的电容电压允许偏差U_z；当执行第二模式时，将已切出的最大的子模块与处于投入状态最小的子模块开始对调，将已切出第二大的子模块与处于投入状态第二小的子模块对调，依次进行，直至切出子模块的电压与处于投入状态的子模块电压差值ΔU小于设定的电容电压允许偏差U_z；所述第三模式时，计算需新投入的子模块数量m，选取处于切出状态的子模块中最低的m个子模块，将m个子模块切换成投入状态；再将已投入和处于切出状态的子模块进行对调，将已投入的最大的子模块与剩余的处于切出状态最小的子模块开始对调，将已投入第二大的子模块与剩余的处于切出状态第二小的子模块对调，依次进行，直至投入子模块的电压与处于切出状态的子模块电压差值ΔU小于设定的电容电压允许偏差U_z；当执行第四模式时，计算需新投入的子模块数量m，选取处于切出状态的子模块中最高的m个子模块，将m个子模块切换成投入状态；再将已投入和处于切出状态的子模块进行对调，将剩余的已切出的最大的子模块与处于投入状态最小的子模块开始对调，将剩余的已切出第二大的子模块与处于投入状态第二小的子模块对调，依次进行，直至切出子模块的电压与处于投入状态的子模块电压差值ΔU小于设定的电容电压允许偏差U_z；所述第五模式为：计算需新切出的子模块数量k，选取处于投入状态的子模块中最高的k个子模块，将k个子模块切换成切出状态；再将已投入和处于切出状态的子模块进行对调，将剩余的已投入的最大的子模块与处于切出状态最小的子模块开始对调，将剩余已投入第二大的子模块与处于切出状态第二小的子模块对调，依次进行，直至投入子模块的电压与处于切出状态的子模块电压差值ΔU小于设定的电容电压允许偏差U_z；当执行第六模式时，计算需新切出的子模块数量k，选取处于投入状态的子模块中最低的k个子模块，将k个子模块切换成切出状态；再将已投入和处于切出状态的子模块进行对调，将已切出的最大的子模块与剩余处于投入状态最小的子模块开始对调，将已切出的第二大的子模块与剩余处于投入状态第二小的子模块对调，依次进行，直至切出子模块的电压与处于投入状态的子模块电压差值ΔU小于设定的电容电压允许偏差U_z。