一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法和装置，当混合型模块化多电平换流器稳定时，确定三次谐波电压修正量，然后确定三相环流抑制电压修正量，最后确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压并降低子模块电容电压波动，轻型化效果明显，且混合型模块化多电平换流器能够稳定运行。本发明专利技术提供的技术方案引入了三次谐波电压修正量，解决了调制比增大时全桥子模块出现电压负降落的问题，且充分发挥了混合型MMC可以无闭锁穿越直流故障，兼顾经济性和控制灵活性的特点，能够在保持直流母线电压和输送功率不变的前提下，能够大幅度降低子模块电容电压波动的程度和子模块电容的成本，且实现模块化多电平换流器的轻型化。

【技术实现步骤摘要】
一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法和装置
本专利技术涉及柔性直流输电
，具体涉及一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法和装置。
技术介绍
柔性直流输电(VSC-HVDC)是继交流输电、常规直流输电之后的新一代直流输电技术。柔性直流输电技术具有有功、无功可独立调节，弱电网接入和低电压穿越能力强，低交流滤波及无功补偿需求等特点。柔性直流输电是构建智能电网的重要装备，与传统方式相比，柔性直流输电在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有较强的技术优势，是改变大电网发展格局的战略选择。由于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter，MMC)具备易扩展、波形好、故障穿越能力强和模块化设计等特点适用于高压大功率等场合，MMC在柔性直流输电领域备受关注。然而，混合型模块化多电平换流器作为柔性直流输电系统的核心设备，目前仍存在许多制约瓶颈。与传统直流输电换流器相比，同等容量等级的混合型模块化多电平换流器中电容体积更大，因而带来的成本不容忽视。且随着输送容量和直流母线电压等级的提高，电容规模扩大引起的经济和技术问题将更加严重。现有技术中由于混合型模块化多电平换流器的母线电压波动较大，导致混合型模块化多电平换流器不能稳定运行且轻型化效果差。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中混合型模块化多电平换流器的母线电压波动较大而导致的轻型化效果差的不足，本专利技术提供一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法和装置，当混合型模块化多电平换流器稳定时，确定三次谐波电压修正量，然后根据混合型模块化多电平换流器的桥臂电流确定三相环流抑制电压修正量，接着通过三次谐波电压修正量和三相环流抑制电压修正量确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压，最后通过混合型模块化多电平换流器的调制波电压降低了子模块电容电压波动，混合型模块化多电平换流器能够稳定运行，轻型化效果明显。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法，包括：当混合型模块化多电平换流器稳定时，确定三次谐波电压修正量；根据混合型模块化多电平换流器的桥臂电流确定三相环流抑制电压修正量；通过三次谐波电压修正量和三相环流抑制电压修正量确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压；通过混合型模块化多电平换流器的调制波电压降低子模块电容电压波动。混合型模块化多电平换流器稳定的约束条件如下式：其中，m表示混合型模块化多电平换流器的电压调制比，p表示电压调制比上限，且N2表示全桥子模块个数，Uc表示子模块中电容电压参考值，Udc表示直流母线电压，N表示桥臂子模块个数。所述三次谐波电压修正量按下式确定：Δv＝(1/2)[max(UA,UB,UC)+min(UA,UB,UC)]其中，Δv表示三次谐波电压修正量，UA、UB、UC表示混合型模块化多电平换流器的三相交流电压参考值。所述根据混合型模块化多电平换流器的桥臂电流确定三相环流抑制电压修正量，包括：采集混合型模块化多电平换流器的桥臂电流，并根据下式确定混合型模块化多电平换流器的三相内部电流：其中，icirj表示混合型模块化多电平换流器的三相内部电流，j＝a、b、c，ipj表示混合型模块化多电平换流器中上桥臂的电流，inj表示混合型模块化多电平换流器中下桥臂的电流；将icirj进行abc/dq变换，得到混合型模块化多电平换流器内部换流的d轴分量和q轴分量；根据混合型模块化多电平换流器内部换流的d轴分量和q轴分量，按下式确定d轴环流抑制电压修正量和q轴环流抑制电压修正量：其中，ucird_ref表示d轴环流抑制电压修正量，ucirq_ref表示q轴环流抑制电压修正量，i2fd表示混合型模块化多电平换流器的d轴电流分量，i2fq表示混合型模块化多电平换流器的q轴电流分量，i2fd_ref表示混合型模块化多电平换流器的d轴电流参考值，i2fq_ref表示混合型模块化多电平换流器的q轴电流参考值，k1、k3表示比例系数，k2、k4表示积分系数，ω表示角频率，Larm表示桥臂电感；将ucird_ref和ucirq_ref进行dq/abc变换，得到三相环流抑制电压修正量。所述通过三次谐波电压修正量和三相环流抑制电压修正量确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压，包括：按下式确定外环功率控制器输出的电流参考值：其中，id_ref表示外环功率控制器输出的d轴电流参考值，iq_ref表示外环功率控制器输出的q轴电流参考值，P表示混合型模块化多电平换流器输出的有功功率，Q表示混合型模块化多电平换流器输出的无功功率，Pref表示混合型模块化多电平换流器输出的有功功率参考值，Qref表示混合型模块化多电平换流器输出的无功功率参考值，k5、k7表示比例系数，k6、k8表示积分系数；根据id_ref和iq_ref，并按下式确定内环电流控制器输出的电压参考值：其中，ed_ref表示内环电流控制器输出的d轴电压参考值，eq_ref表示内环电流控制器输出的q轴电压参考值，id表示外环功率控制器输出的d轴实际电流，iq表示外环功率控制器输出的q轴实际电流，k9、k11表示比例系数，k10、k12表示积分系数；将ed_ref、eq_ref进行dq/abc变换，得到三相虚拟电动势；根据三次谐波电压修正量Δv、三相虚拟电动势和三相环流抑制电压修正量，并按下式确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压：其中，upj_ref表示混合型模块化多电平换流器中上桥臂的调制波电压，unj_ref表示混合型模块化多电平换流器中下桥臂的调制波电压，ej_ref表示三相虚拟电动势，ucirj_ref表示三相环流抑制电压修正量。另一方面，本专利技术还提供一种混合型模块化多电平换流器轻型化装置，包括：谐波发生器，用于当混合型模块化多电平换流器稳定时，确定三次谐波电压修正量；换流抑制器，根据混合型模块化多电平换流器的桥臂电流确定三相环流抑制电压修正量；第一控制器，用于通过三次谐波电压修正量和三相环流抑制电压修正量确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压；第二控制器，用于通过混合型模块化多电平换流器的调制波电压降低子模块电容电压波动。所述谐波发生器包括：判断单元，用于根据下述约束条件判断混合型模块化多电平换流器是否稳定，若满足约束条件，混合型模块化多电平换流器稳定：其中，m表示混合型模块化多电平换流器的电压调制比，p表示电压调制比上限，且N2表示全桥子模块个数，Uc表示子模块中电容电压参考值，Udc表示直流母线电压，N表示桥臂子模块个数。所述谐波发生器还包括：三次谐波电压修正量确定单元，用于按下式确定三次谐波电压修正量：Δv＝(1/2)[max(UA,UB,UC)+min(UA,UB,UC)]其中，Δv表示三次谐波电压修正量，UA、UB、UC表示混合型模块化多电平换流器的三相交流电压参考值。所述换流抑制器包括：三相内部电流确定单元，用于采集混合型模块化多电平换流器的桥臂电流，并根据下式确定混合型模块化多电平换流器的三相内部电流：其中，icirj表示混合型模块化多电平换流器的三相内部电流，j＝a、b、c，ipj表示混合型模块化多电平换流器中上桥臂的电流，inj表示混合型模块化多电平换流器中下桥臂的电流；ab本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法，其特征在于，包括：当混合型模块化多电平换流器稳定时，确定三次谐波电压修正量；根据混合型模块化多电平换流器的桥臂电流确定三相环流抑制电压修正量；通过三次谐波电压修正量和三相环流抑制电压修正量确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压；通过混合型模块化多电平换流器的调制波电压降低子模块电容电压波动。

【技术特征摘要】
1.一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法，其特征在于，包括：当混合型模块化多电平换流器稳定时，确定三次谐波电压修正量；根据混合型模块化多电平换流器的桥臂电流确定三相环流抑制电压修正量；通过三次谐波电压修正量和三相环流抑制电压修正量确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压；通过混合型模块化多电平换流器的调制波电压降低子模块电容电压波动。2.根据权利要求1所述的混合型模块化多电平换流器轻型化方法，其特征在于，所述混合型模块化多电平换流器稳定的约束条件如下式：其中，m表示混合型模块化多电平换流器的电压调制比，p表示电压调制比上限，且N2表示全桥子模块个数，Uc表示子模块中电容电压参考值，Udc表示直流母线电压，N表示桥臂子模块个数。3.根据权利要求1所述的混合型模块化多电平换流器轻型化方法，其特征在于，所述三次谐波电压修正量按下式确定：Δv＝(1/2)[max(UA,UB,UC)+min(UA,UB,UC)]其中，Δv表示三次谐波电压修正量，UA、UB、UC表示混合型模块化多电平换流器的三相交流电压参考值。4.根据权利要求1所述的混合型模块化多电平换流器轻型化方法，其特征在于，所述根据混合型模块化多电平换流器的桥臂电流确定三相环流抑制电压修正量，包括：采集混合型模块化多电平换流器的桥臂电流，并根据下式确定混合型模块化多电平换流器的三相内部电流：其中，icirj表示混合型模块化多电平换流器的三相内部电流，j＝a、b、c，ipj表示混合型模块化多电平换流器中上桥臂的电流，inj表示混合型模块化多电平换流器中下桥臂的电流；将icirj进行abc/dq变换，得到混合型模块化多电平换流器内部换流的d轴分量和q轴分量；根据混合型模块化多电平换流器内部换流的d轴分量和q轴分量，按下式确定d轴环流抑制电压修正量和q轴环流抑制电压修正量：其中，ucird_ref表示d轴环流抑制电压修正量，ucirq_ref表示q轴环流抑制电压修正量，i2fd表示混合型模块化多电平换流器的d轴电流分量，i2fq表示混合型模块化多电平换流器的q轴电流分量，i2fd_ref表示混合型模块化多电平换流器的d轴电流参考值，i2fq_ref表示混合型模块化多电平换流器的q轴电流参考值，k1、k3表示比例系数，k2、k4表示积分系数，ω表示角频率，Larm表示桥臂电感；将ucird_ref和ucirq_ref进行dq/abc变换，得到三相环流抑制电压修正量。5.根据权利要求1所述的混合型模块化多电平换流器轻型化方法，其特征在于，所述通过三次谐波电压修正量和三相环流抑制电压修正量确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压，包括：按下式确定外环功率控制器输出的电流参考值：其中，id_ref表示外环功率控制器输出的d轴电流参考值，iq_ref表示外环功率控制器输出的q轴电流参考值，P表示混合型模块化多电平换流器输出的有功功率，Q表示混合型模块化多电平换流器输出的无功功率，Pref表示混合型模块化多电平换流器输出的有功功率参考值，Qref表示混合型模块化多电平换流器输出的无功功率参考值，k5、k7表示比例系数，k6、k8表示积分系数；根据id_ref和iq_ref，并按下式确定内环电流控制器输出的电压参考值：其中，ed_ref表示内环电流控制器输出的d轴电压参考值，eq_ref表示内环电流控制器输出的q轴电压参考值，id表示外环功率控制器输出的d轴实际电流，iq表示外环功率控制器输出的q轴实际电流，k9、k11表示比例系数，k10、k12表示积分系数；将ed_ref、eq_ref进行dq/abc变换，得到三相虚拟电动势；根据三次谐波电压修正量Δv、三相虚拟电动势和三相环流抑制电压修正量，并按下式确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压：其中，upj_ref表示混合型模块化多电平换流器中上桥臂的调制波电压，unj_ref表示混合型模块化多电平换流器中下桥臂的调制波电压，ej_ref表示三相虚拟电动势，ucirj_ref表示三相环流抑制电压修正量。6.一种混合型模块化多电平换流器轻型化装置，其特征在于，包括：谐波发生器，用于当混合型模块化多电平换流器稳定时，确定三次谐波电压修正量；换流...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈海涛，张晓林，陆锋，黄金魁，袁旭超，赵成勇，
申请(专利权)人：中电普瑞电力工程有限公司，华北电力大学，南瑞集团有限公司，国网福建省电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11