【技术实现步骤摘要】
耐交直流故障的交流侧级联型混合MMC拓扑及其控制方法
本专利技术属于电力系统输配电领域，更具体地，涉及一种耐交直流故障的交流侧级联型混合MMC拓扑及其控制方法。
技术介绍
基于模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverters，MMC)柔性直流输电技术具有有功和无功解耦控制、不存在换相失败等技术优势，是解决我国风电、光伏等新能源大规模并网和远距离输送问题的有效手段。由于我国可再生能源的分布特点，基于架空线构建柔性直流电网是未来发展的必然趋势。然而，传统的模块化多电平换流器拓扑及其控制方法难以应对新能源复杂多变的交流特性以及直流电网迅速上升的故障电流，模块化多电平换流器的新拓扑与控制方法成为目前工业界和学术界的研究热点。目前业内出现了一种由半桥型子模块与全桥型子模块串联构成的新型模块化多电平换流器拓扑，称之为混合型模块化多电平换流器。通过优化其控制方法，该拓扑可以获得穿越交直流故障的能力，例如中国专利CN201610908532.4提出的应对直流故障的交直流解耦控制方法，以及CN20171133...
【技术保护点】
1.一种耐交直流故障的交流侧级联型混合MMC拓扑，其特征在于，该拓扑包括直流侧的主支路和交流侧的辅助支路：/n所述主支路由半桥型子模块构成，用于系统稳态运行时的功率输送；/n所述辅助支路由全桥型子模块在交流侧级联构成，用于系统稳态时的运行优化与交直流故障穿越时的电压支撑。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种耐交直流故障的交流侧级联型混合MMC拓扑，其特征在于，该拓扑包括直流侧的主支路和交流侧的辅助支路：
所述主支路由半桥型子模块构成，用于系统稳态运行时的功率输送；
所述辅助支路由全桥型子模块在交流侧级联构成，用于系统稳态时的运行优化与交直流故障穿越时的电压支撑。
2.根据权利要求1所述的交流侧级联型混合MMC拓扑，其特征在于，所述辅助支路的全桥型子模块电压等级低于主支路的半桥型子模块，全桥型子模块中的开关设备为单个电力电子开关器件。
3.根据权利要求2所述的交流侧级联型混合MMC拓扑，其特征在于，所述辅助支路的全桥型子模块的个数满足所有全桥型子模块额定电压之和不低于所述主支路的半桥型子模块的额定电压。
4.一种基于权利要求1至3中任一项所述的混合MMC拓扑进行稳态运行优化的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A1.交流侧的辅助支路在稳态运行时根据主支路中各桥臂的控制信号输出高频阶梯波，降低主支路输出的交流电压中的谐波，使得所述混合MMC拓扑输出的交流电压接近正弦波；
A2.交流侧的辅助支路根据系统的运行需求，输出幅值与相位均可控的交流电压，扩展所述混合MMC拓扑交流电压的运行范围以及无功功率的运行区间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤A1包括以下子步骤：
A11.所述辅助支路的控制信号中含有用于平滑所述主支路输出的交流电压的阶梯波电压分量；
A12.所述辅助支路的控制信号中含有用于维持所述辅助支路中全桥型子模块电容电压恒定的基波电压分量；
A13.所述辅助支路应投入的全桥型子模块数由步骤A11与A12中的电压分量之和近似取整得到。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A11中的阶梯波电压分量Vstep-j根据所述主支路中各桥臂的电压参考信号和投入子模块数的计算得到，其计算公式如下：
其中，j代表abc三相，Vup-j为所述主支路的j相上桥臂电压控制信号，Nup-j为所述主支路的j相上桥臂投入的子模块数，Vdn-j为所述主支路的j相下桥臂电压控制信号，Ndn-j为所述主支路的j相下桥臂投入的子模块数，VHB为所述主支路中的半桥型子模块的额定电压，函数f(x)＝round[x]表示对变量x进行近似取整。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A12中的基波电压分量Vcap-j是通过将所述辅助支路中全桥型子模块的平均电容电压的实际值与参考值的差值经过比例控制器或比例积分控制器后生成的d轴电压分量，进行派克逆变换而得到的。
技术研发人员：向往，倪斌业，左文平，周猛，文劲宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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