【技术实现步骤摘要】
—种混杂式圖C电容电压的均衡控制方法
本专利技术属于电力系统控制
，具体涉及一种混杂式MMC电容电压的均衡控制方法。
技术介绍
自2001年德国慕尼黑联邦国防军大学的R.Marquardt教授提出模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)后,世界各国专家学者对其开展了广泛而深入的研究。在半桥MMC基础上，全桥MMC采用全桥型子模块级联而成，实现了直流电压、直流电流四象限运行，从而具有更加灵活和优越的特性。但是，与相同容量和电压等级的半桥MMC相比，全桥MMC使用的电力电子器件几乎为其两倍。由半桥子模块和全桥子模块构成的混杂式MMC综合了两种拓扑的优点，每个桥臂均由半桥子模块和全桥子模块混合级联而成，既能实现换流站降压运行、直流故障自清除问题，还能降低投资成本，是未来MMC工程发展的重要方向。快速实现混杂式MMC拓扑中各个子模块电容电压的均衡控制，使得能量在整个换流器中均勻分配，是该拓扑实现的关键技术之一。对于半桥MMC拓扑的电容电压控制策略，屠卿瑞、徐政、郑翔等提出过一种优化的模块化多电平换流器电压均衡控制方法(电工技术学报，2011，26 (5):15-20.)，该策略在考虑子模块初始状态的情况下，根据桥臂电流的方向以及输出电压的变化选取需要投入或者切除的子模块。该策略可以大大降低子模块的开关频率，避免随意投切，但与现有其他策略一样，并不适用于混杂式MMC拓扑的子模块电容电压均衡控制。混杂式MMC拓扑桥臂同时包含半桥子模块与全桥子模块，因此其子模块不仅可以输出正电平、零电平，还可输出负电平。这...
【技术保护点】
一种混杂式MMC电容电压的均衡控制方法，包括如下步骤：(1)对于混杂式MMC的任一桥臂，建立关于子模块投切状态的三个记录库：正投入记录库、负投入记录库和切除记录库；在初始时刻，对桥臂内的各子模块进行检测，并将输出电平为正、负或零的子模块对应分配至正投入记录库、负投入记录库和切除记录库中；(2)对于当前时刻，检测桥臂各子模块的电容电压以及桥臂电流iam，并确定桥臂子模块电容电压的最大值Usm_max和最小值Usm_min；(3)利用最近电平调制方法计算出当前时刻桥臂所需投入的电平数Mon_now，判断桥臂子模块电容电压的最大偏差ΔU：若ΔU≥ΔUref，则对桥臂进行子模块重投操作，并对各记录库进行更新；若ΔU＜ΔUref，则执行步骤(4)；其中：ΔU＝Usm_max‑Usm_min，ΔUref为预设的桥臂子模块电容电压允许偏差；(4)使当前时刻桥臂所需投入的电平数Mon_now减去上一时刻桥臂所需投入的电平数Mon_last，得到桥臂电平差Mdiff；进而对桥臂进行子模块投切操作，并对各记录库进行更新。
【技术特征摘要】
1.一种混杂式MMC电容电压的均衡控制方法，包括如下步骤: (1)对于混杂式MMC的任一桥臂，建立关于子模块投切状态的三个记录库:正投入记录库、负投入记录库和切除记录库；在初始时刻，对桥臂内的各子模块进行检测，并将输出电平为正、负或零的子模块对应分配至正投入记录库、负投入记录库和切除记录库中； (2)对于当前时刻，检测桥臂各子模块的电容电压以及桥臂电流，并确定桥臂子模块电容电压的最大值Usm max和最小值Usm min ； (3)利用最近电平调制方法计算出当前时刻桥臂所需投入的电平数Mm_，判断桥臂子模块电容电压的最大偏差AU: 若AUS AUref,则对桥臂进行子模块重投操作，并对各记录库进行更新； 若AU < ΛUref，则执行步骤⑷； 其中:AU = Usm max-Usm min, AUref为预设的桥臂子模块电容电压允许偏差； (4)使当前时刻桥臂所需投入的电平数兄?_减去上一时刻桥臂所需投入的电平数Mmlast，得到桥臂电平差Mdiff ;进而对桥臂进行子模块投切操作，并对各记录库进行更新。2.根据权利要求1所述的均衡控制方法，其特征在于:对于桥臂内的任一半桥子模块，其输出电平为U。或O且对应正向投入状态或切除状态；对于桥臂内的任一全桥子模块，其输出电平为U。、-Uc或O且对应正向投入状态、负向投入状态或切除状态；故正投入记录库和切除记录库中包含有半桥子模块、全桥子模块或者半桥子模块和全桥子模块两种类型的子模块，而负投入记录库中只包含有全桥子模块。3.根据权利要求1所述的均衡控制方法，其特征在于:所述的步骤(2)中确定桥臂子模块电容电压的最大值Usmmax和最小值Usm min的具体实现方法为:首先，任取桥臂中两个子模块进行电容电压比较，令较大的电容电压为Usmmax，较小的电容电压为Usmmin ;然后，使桥臂中其他子模块的电容电压与Usm max和Usm min逐一进行比较，从而更新Usm max和Usm min ;直至完成所有比较后，最后使Usm _和Usm min分别作为桥臂子模块电容电压的最大值和最小值。4.根据权利要求1所述的均衡控制方法，其特征在于:所述的步骤(3)中对桥臂进行子模块重投操作的具体实现方法如下: 若当前时刻桥臂所需投入的电平数Mm nmt > O，且桥臂电流iam > O ;则对桥臂各子模块按电容电压从高到底进行排序，进而正向投入桥臂中电容电压最低的Mm nOT个子模块，同时切除其他子模块； 若当前时刻桥臂所需投入的电平数Mm nmt > O，且桥臂电流iam ( O ;则对桥臂各子模块按电容电压从高到底进行排序，进而正向投入桥臂中电容电压最高的Mm nOT个子模块，同时切除其他子模块； 若当前时刻桥臂所需投入的电平数Mm nmt ( O，且桥臂电流iam > O ;则对桥臂各全桥子模块按电容电压从高到底进行排序，进而负向投入桥臂中电容电压最高的|Μ?|个全桥子模块，同时切除其他子模块； 若当前时刻桥臂所需投入的电平数Mm nmt ( O，且桥臂电流iam ( O ;则对桥臂各全桥子模块按电容电压从高到底进行排序，进而负向投入桥臂中电容电压最低的|Μ?|个全桥子模块，同时切除其他子模块。5.根据权利要求1所述的均衡控制方法，其特征在于:所述的步骤(4)中对桥臂进行子模块投切操作的具体实现方法如下:在桥臂电平差Mdiff = O情况下，不对桥臂中的子模块进行投切操作，且使各子模块维持上一时刻的投切状态； 在桥臂电平差Mdiff > O情况下: 若上一时刻桥臂所需投入的电平数Mm last > O,且桥臂电流...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐政，董桓锋，刘高任，许烽，周煜智，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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