稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法技术

本发明专利技术公开了一种稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法，包括根据混合型MMC桥臂电压调制波获得电压调制波的第一过零点、电压调制波的第二过零点、桥臂电流的第一过零点以及桥臂电流的第二过零点，并以桥臂电压调制波的第一过零点为起点确定周期终点；根据混合型MMC桥臂电压调制波、实际功率因数以及电压调制比分析两种子模块电容四个阶段电压波动情况，分析并判断子模块电容电压波动类型并计算子模块电容储能变化最大值；根据两种子模块电容额定电压、两种子模块电容储能变化最大值以及设计电容电压波动率获得两种子模块的电容设计值。本发明专利技术根据电容电压波动情况提出了全桥子模块和半桥子模块电容参数的量化获取方法。

Method for obtaining capacitance parameters of hybrid MMC sub module under steady negative level output

The invention discloses a steady negative level of the output under mixed parameter type MMC sub module capacitor acquisition method, including the hybrid MMC bridge arm voltage modulation wave voltage modulation wave first, zero voltage modulation wave second, zero current zero crossing first leg and arm current second zero and zero leg voltage modulation wave to determine the starting point first period end point; according to a mixed type MMC bridge arm voltage modulation wave, the actual power factor and voltage modulation ratio of two seed module capacitor and four phase voltage fluctuations, analysis and judgment of the voltage fluctuation of sub module capacitor type and can change the maximum value. Operator module capacitor; according to the two seed and two seed module capacitor rated voltage capacitor module maximum change and design of capacitance voltage fluctuation two seed module power Capacity design value. According to the fluctuation of capacitor voltage, the quantitative acquisition method of capacitance parameters of full bridge sub module and half bridge sub module is put forward.

【技术实现步骤摘要】
稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法
本专利技术属于电力电子
，更具体地，涉及稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法。
技术介绍
模块化多电平变换器(MMC，ModularMulti-LevelConverter)具有模块化程度高、容错能力强、交流侧谐波含量小等优势，具有广泛的应用范围，尤其在高压柔性直流输电领域，目前已成为柔性直流输电工程的首选换流器拓扑。混合型模块化多电平变换器，同时含有半桥子模块与全桥子模块，拓扑结构如附图1所示，其中全桥子模块具有负电平输出能力。利用全桥子模块的负电平输出能力，混合型MMC可以实现直流故障穿越，同时在稳态时可以提高电压调制比，使其大于1，进而提升传输电压和传输容量。目前，针对混合型MMC的研究主要针对其在直流故障穿越方面的问题，在稳态负电平输出工况下鲜有研究，尤其是子模块电容的分析与设计。目前针对电容电压波动机理的分析主要针对基于半桥子模块的MMC，现有方法从桥臂瞬时功率出发，分析输入桥臂的能量波动最大值，均分到每个子模块即为子模块电容储能波动最大值，进而根据子模块电容电压平均值及电容电压波动率要求计算出子模块电容参数。上述方法中假设了一个桥臂中所有子模块的电容电压波动均一致，但是在稳态负电平输出情况下，混合型MMC由于半桥子模块不具备负电平输出能力，因此两种子模块的投切过程会存在差异。所以，两种子模块中电容储能的变化有所不同，表现为子模块电容电压波动的不同。由于这种差异，应用于基于半桥子模块的MMC的子模块电容参数获取方法，不能直接应用于稳态负电平输出工况下的混合型MMC。专利技术内容针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法，旨在解决现有技术在稳态下利用全桥子模块输出负电平从而使电压调制比大于1时，混合型MMC中子模块电容参数的设计问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法，混合型MMC包括全桥子模块和半桥子模块，两种子模块电容电压均通过均衡策略控制，且稳态下全桥子模块可输出负电平，混合型MMC交流侧负载功率因数需不小于0.9，且电压调制比需小于2且大于1，包括：根据混合型MMC桥臂电压调制波获得电压调制波的第一过零点t1、电压调制波的第二过零点t2、桥臂电流的第一过零点t3以及桥臂电流的第二过零点t4，并以桥臂电压调制波的第一过零点t1为起点，确定周期终点t5；并定义第一阶段为电压调制波的第一过零点t1和电压调制波的第二过零点t2之间时间段，第二阶段为电压调制波的第二过零点t2和桥臂电流的第一过零点t3之间时间段，第三阶段为桥臂电流的第一过零点t3和桥臂电流的第二过零点t4之间时间段，第四阶段为桥臂电流的第二过零点t4和周期终点t5之间时间段；根据混合型MMC桥臂电压调制波、实际功率因数以及电压调制比获得两种子模块电容四个阶段的电压波动情况，根据两种子模块电容四个阶段的电压波动情况确定两个子模块电容电压波动情况所属子模块电容电压波动类型；其中，子模块电容电压波动类型包括三类；根据两个子模块电容电压波动情况所属电容电压波动类型获得两种子模块电容储能变化最大值，根据两种子模块电容额定电压、两种子模块电容储能变化最大值以及设计电容电压波动率获得两种子模块电容设计值。优选地，根据如下公式获得四个阶段的分界点：其中，ω为交流额定角速度，m为电压调制比，为交流侧功率因数角。优选地，子模块电容电压波动类型的判断条件为：当t6>t7时，即当当，两个子模块电容电压波动情况属于第一类子模块电容电压波动类型；当t6<t7且t4<t9时，即当时，两个子模块电容电压波动情况属于第二类子模块电容电压波动类型；当t6<t7且t4>t9时，即当时，两个子模块电容电压波动情况属于第三类子模块电容电压波动类型；其中，t6为第二阶段中需要投入的子模块数大于混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数F的时刻，t7为第二阶段中两种子模块电容电压相等的时刻；t9为第四阶段中需要投入的子模块数等于混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数F的时刻；t10为第四阶段中两种子模块电容电压相等的时刻。优选地，根据公式获得第二阶段中需要投入的子模块数大于混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数F的时刻；根据公式获得第四阶段中需要投入的子模块数等于混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数F的时刻。优选地，子模块电容电压波动类型具体为：第一类子模块电容电压波动类型为在t1到t2之间半桥子模块处于旁路状态，全桥子模块充电；在t2到t7之间半桥子模块处于旁路状态，全桥子模块放电；t7到t3之间两种子模块同时放电；t3到t4之间两种子模块同时充电；t4到t5之间两种子模块同时放电；第二类子模块电容电压波动类型为在t1到t2之间半桥子模块处于旁路状态，全桥子模块充电；在t2到t6之间半桥子模块处于旁路状态，全桥子模块放电；t6到t3之间两种子模块同时放电；t3到t4之间两种子模块同时充电；t4到t9之间两种子模块同时放电，t9到t10之间半桥子模块处于旁路状态，全桥子模块放电，t10到t5之间两种子模块同时放电；第三类子模块电容电压波动类型为在t1到t2之间半桥子模块处于旁路状态，全桥子模块充电；在t2到t6之间半桥子模块处于旁路状态，全桥子模块放电；t6到t3之间两种子模块同时放电；t3到t4之间两种子模块同时充电；t4到t10之间半桥子模块处于旁路状态，全桥子模块放电，t10到t5之间两种子模块同时放电。优选地，子模块电容电压波动类型为第一类子模块电容电压波动类型时，根据如下公式获得全桥子模块的电容电压储能变化最大值；根据如下公式获得全桥子模块的电容电压储能变化最大值；其中，ΔEHmax为半桥子模块电容电压储能变化最大值，ΔEFmax为全桥子模块电容电压储能变化最大值，N为混合型MMC桥臂中子模块总数，F为混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数，pp为桥臂瞬时功率。优选地，所述子模块电容电压波动类型为第二类子模块电容电压波动类型时，根据如下公式获得获得全桥子模块的电容电压储能变化最大值；根据如下公式获得全桥子模块的电容电压储能变化最大值；其中，ΔEHmax为半桥子模块电容电压储能变化最大值，ΔEFmax为全桥子模块电容电压储能变化最大值，N为混合型MMC桥臂中子模块总数，F为混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数，pp为桥臂瞬时功率。优选地，所述子模块电容电压波动类型为第三类子模块电容电压波动类型时，根据如下公式获得全桥子模块的电容电压储能变化最大值；根据如下公式获得全桥子模块的电容电压储能变化最大值；其中，ΔEHmax为半桥子模块电容电压储能变化最大值，ΔEFmax为全桥子模块电容电压储能变化最大值，N为混合型MMC桥臂中子模块总数，F为混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数，pp为桥臂瞬时功率。优选地，根据公式获得全桥子模块电容设计值，根据公式获得半桥子模块电容设计值；其中，CH为半桥子模块电容参数，CF为全桥子模块电容参数，Uc为子模块电容额定电压，εH为半桥子模块电容电压波动率，εF为全桥子模块电容电压波动率。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法，混合型MMC包括全桥子模块和半桥子模块，两种子模块电容电压均通过均衡策略控制，且稳态下全桥子模块可输出负电平，混合型MMC交流侧负载功率因数需不小于0.9，且电压调制比需小于2且大于1，其特征在于，包括：根据混合型MMC桥臂电压调制波获得电压调制波的第一过零点t1、电压调制波的第二过零点t2、桥臂电流的第一过零点t3以及桥臂电流的第二过零点t4，并以桥臂电压调制波的第一过零点t1为起点，确定周期终点t5；并定义第一阶段为电压调制波的第一过零点t1和电压调制波的第二过零点t2之间时间段，第二阶段为电压调制波的第二过零点t2和桥臂电流的第一过零点t3之间时间段，第三阶段为桥臂电流的第一过零点t3和桥臂电流的第二过零点t4之间时间段，第四阶段为桥臂电流的第二过零点t4和周期终点t5之间时间段；根据混合型MMC桥臂电压调制波、实际功率因数以及电压调制比获得两种子模块电容四个阶段的电压波动情况，根据两种子模块电容四个阶段的电压波动情况确定两个子模块电容电压波动情况所属子模块电容电压波动类型；其中，子模块电容电压波动类型包括三类；根据两个子模块电容电压波动情况所属电容电压波动类型获得两种子模块电容储能变化最大值，根据两种子模块电容额定电压、两种子模块电容储能变化最大值以及设计电容电压波动率获得两种子模块电容设计值。...

【技术特征摘要】
1.一种稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法，混合型MMC包括全桥子模块和半桥子模块，两种子模块电容电压均通过均衡策略控制，且稳态下全桥子模块可输出负电平，混合型MMC交流侧负载功率因数需不小于0.9，且电压调制比需小于2且大于1，其特征在于，包括：根据混合型MMC桥臂电压调制波获得电压调制波的第一过零点t1、电压调制波的第二过零点t2、桥臂电流的第一过零点t3以及桥臂电流的第二过零点t4，并以桥臂电压调制波的第一过零点t1为起点，确定周期终点t5；并定义第一阶段为电压调制波的第一过零点t1和电压调制波的第二过零点t2之间时间段，第二阶段为电压调制波的第二过零点t2和桥臂电流的第一过零点t3之间时间段，第三阶段为桥臂电流的第一过零点t3和桥臂电流的第二过零点t4之间时间段，第四阶段为桥臂电流的第二过零点t4和周期终点t5之间时间段；根据混合型MMC桥臂电压调制波、实际功率因数以及电压调制比获得两种子模块电容四个阶段的电压波动情况，根据两种子模块电容四个阶段的电压波动情况确定两个子模块电容电压波动情况所属子模块电容电压波动类型；其中，子模块电容电压波动类型包括三类；根据两个子模块电容电压波动情况所属电容电压波动类型获得两种子模块电容储能变化最大值，根据两种子模块电容额定电压、两种子模块电容储能变化最大值以及设计电容电压波动率获得两种子模块电容设计值。2.如权利要求1所述获取方法，其特征在于，根据如下公式获得四个阶段的分界点：其中，ω为交流额定角速度，m为电压调制比，为交流侧功率因数角。3.如权利要求1所述获取方法，其特征在于，所述子模块电容电压波动类型的判断条件为：当t6>t7时，即当当，两个子模块电容电压波动情况属于第一类子模块电容电压波动类型；当t6<t7且t4<t9时，即当时，两个子模块电容电压波动情况属于第二类子模块电容电压波动类型；当t6<t7且t4>t9时，即当时，两个子模块电容电压波动情况属于第三类子模块电容电压波动类型；其中，t6为第二阶段中需要投入的子模块数大于混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数F的时刻，t7为第二阶段中两种子模块电容电压相等的时刻；t9为第四阶段中需要投入的子模块数等于混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数F的时刻；t10为第四阶段中两种子模块电容电压相等的时刻。4.如权利要求3所述获取方法，其特征在于，根据公式获得第二阶段中需要投入的子模块数大于混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数F的时刻；根据公式获得第四阶段中需要投入的子模块数等于混合型MMC桥臂中的全桥子模块个数F的时刻。5.如权利要求3所述获取方法，其特征在于，所述子模块电容电压波动类型具体为：第一类子模块电容电压波动类型为在t1到t2之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：林磊，林艺哲，徐晨，胡家兵，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42