有源模块化的换流链控制方法及换流器控制方法技术

本申请提供一种有源模块化的换流链控制方法，包括根据所述储能子模块的数量和所述无储能子模块的数量，计算所述换流链输出的有功功率最大值；根据所述有功功率最大值对接收的有功功率指令进行修正获得有功功率修正指令；根据所述有功功率修正值对接收的无功功率指令进行修正获得无功功率修正指令；所述控制系统将所述有功功率修正指令分配给所述储能换流链，将所述无功功率修正指令分配给所述无储能换流链和所述储能换流链；所述储能换流链根据分配的有功功率修正指令和无功功率修正指令执行闭环控制；所述无储能换流链根据分配的无功功率修正指令执行闭环控制。根据换流链输出功率能力对功率指令进行修正，避免控制目标超出运行范围，提高可靠性。

【技术实现步骤摘要】
有源模块化的换流链控制方法及换流器控制方法
本申请涉及大功率电力电子变流
，具体涉及一种有源模块化的换流链控制方法、装置及换流器的控制方法、装置及电子设备。
技术介绍
在大容量大功率电力电子变流
，多电平换流器利用模块化级联技术，将储能装置集成在子模块中，具有模块化程度高、谐波特性好、等效开关频率低等优势，目前已成为高压电力电子领域的标准拓扑。通过将储能单元作为子模块集成在模块化多电平换流器中，可以同时实现交直流功率转换和能量储存。由此诞生的有源型模块化换流器是一种能够有效满足储能系统接入要求、缓解或者隔离交直流系统间故障传播的可行方案。带有储能单元的多电平换流器，需要考虑储能单元故障或功率单元故障的情况。不同状态的子模块具有不同的运行特性，如储能单元正常的子模块可提供有功功率和无功功率，储能单元故障或无储能单元的子模块仅能起到调节无功功率和支撑交流电压的作用。现有技术中，混合单元级联H桥储能系统单相功率控制方法引入了电容子模块和储能子模块的控制概念，并分析了系统工作的向量图，但是忽略了各种类型的子模块数量会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源模块化的换流链控制方法，其中所述换流链包括，/n串联的N个子模块，N为大于等于2的整数；/n所述N个子模块包括N

【技术特征摘要】
1.一种有源模块化的换流链控制方法，其中所述换流链包括，
串联的N个子模块，N为大于等于2的整数；
所述N个子模块包括N1个储能子模块、N2个无储能子模块和N3个故障旁路子模块，N1、N2为大于等于1的整数，N3为大于等于0的整数；
所述储能子模块包括功率单元、隔离单元和储能单元；所述N1个储能子模块构成储能换流链；
所述无储能子模块包括功率单元；所述N2个无储能子模块构成无储能换流链；
所述功率单元包括旁路开关；
其特征在于，所述换流链控制方法包括：
根据所述储能子模块的数量N1和所述无储能子模块的数量N2，计算所述换流链输出的有功功率最大值；
根据所述有功功率最大值对接收的有功功率指令进行修正获得有功功率修正指令；
根据所述有功功率修正值对接收的无功功率指令进行修正获得无功功率修正指令；
将所述有功功率修正指令分配给所述储能换流链，将所述无功功率修正指令分配给所述无储能换流链和所述储能换流链；
所述储能换流链根据分配的有功功率修正指令和无功功率修正指令执行闭环控制；所述无储能换流链根据分配的无功功率修正指令执行闭环控制。


2.根据权利要求1所述的换流链控制方法，其特征在于，所述根据所述储能子模块的数量N1和所述无储能子模块的数量N2，计算所述换流链输出的有功功率最大值，包括：
计算所述储能换流链的输出电压Vt；
以采集的电网电压有效值向量Vs的起始端为圆心、Vt为半径，形成第一圆；
计算所述无储能换流链的输出电压Vc；
以采集的电网电压Vs有效值向量的末端为圆心、Vc为半径，形成第二圆；
根据所述第一圆和所述第二圆的位置关系，计算所述有功功率最大值。


3.根据权利要求2所述的换流链控制方法，其特征在于，所述根据所述储能子模块的数量N1和所述无储能子模块的数量N2，计算所述换流链输出的有功功率最大值，还包括：
分别按照以下公式计算所述储能换流链的输出电压Vt和所述无储能换流链的输出电压Vc：
Vt＝N1VOtmt；
Vc＝N2VOcmc；
其中VOt为所述储能子模块的直流电压，mt为所述储能子模块的调制比；VOc为所述无储能子模块的直流电压，mc为所述无储能子模块调制比。


4.根据权利要求2所述的换流链控制方法，其特征在于，所述根据所述第一圆和所述第二圆的位置关系，计算所述有功功率最大值，包括：
当所述第一圆包含所述第二圆时，按照以下公式计算所述有功功率最大值Pmax：
Pmax＝VSIe，
其中，Vs为采集的电网电压向量，Ie为所述换流链的额定电流；
当所述第二圆包含所述第一圆时，按照以下公式计算所述有功功率最大值Pmax：
Pmax＝VSIesinθ，
其中，θ为从所述第二圆圆心到所述第一圆的切线向量Vc与向量Vs的夹角；
当所述第一圆与所述第二圆相交时，根据交点位置确定所述有功功率最大值；
当所述第一圆与所述第二圆在相切时，所述有功功率最大值为0；
当所述第一圆与所述第二圆彼此相离时，所述换流链处于故障状态。


5.根据权利要求4所述的换流链控制方法，其特征在于，所述当所述第一圆与所述第二圆相交时，根据交点位置确定所述有功功率最大值，包括：
按照以下公式计算所述有功功率最大值Pmax：
当θ≥90°时，Pmax＝VSIe；
当θ＜90°时，Pmax＝VSIesinθ；
其中，θ为从所述第二圆圆心到所述交点的向量Vc与向量Vs的夹角。


6.根据权利要求1所述的换流链控制方法，其特征在于，所述根据所述有功功率最大值对接收的有功功率指令进行修正获得有功功率修正指令，包括：
判断所述有功功率最大值Pmax是否大于所述有功功率指令Pref；
当Pmax≥Pref时，所述有功功率修正指令Pref’＝Pref；
当Pmax<Pref时，所述有功功率修正指令Pref’＝Pmax。


7.根据权利要求6所述的换流链控制方法，其特征在于，根据所述有功功率修正值对接收的无功功率指令进行修正获得无功功率修正指令，包括：
根据所述有功功率修正指令Pref’和所述换流链的视在功率S，按照以下公式计算所述换流链的无功功率最大值Qmax：



判断所述无功功率最大值Qmax是否大于所述无功功率指令Qref；
当Qmax≥Qref时，所述无功功率修正指令Qref’＝Qref；
当Qmax<Qref时，所述无功功率修正指令Qref’＝Qmax。


8.根据权利要求7所述的换流链控制方法，其特征在于，将所述无功功率修正指令分配给所述无储能换流链和所述储能换流链，包括：
根据所述有功功率修正指令Pref’、所述无功功率修正指令Qref’和电网电压有效值向量Vs，计算所述换流链的电流有效值；
按照与Vs的夹度φ＝arctan(Qref’/Pref’)确定方向从而确定电流有效值向量Is；
当所述电流向量Is或其延长线与所述第二圆相交或者相切时，将所述无功功率修正指令Qref’全部分配给所述无储能换流链；
当所述电流向量Is或其延长线与所述第二圆相离时，分配给所述无储能换流链的第二无功功率修正指令Q2ref＝Vc×Is，分配给所述储能换流链的第一无功功率修正指令Q1ref＝Qref’-Q2ref。


9.根据权利要求1所述的换流链控制方法，其特征在于，将所述无功功率修正指令分配给所述无储能换流链和所述储能换流链，包括：
按照所述功率单元效率最优的原则，将所述无功功率修正指令分配给所述储能换流链和所述无储能换流链。


10.根据权利要求1所述的换流链控制方法，其特征在于，
所述储能子模块与所述无储能子模块可以相互转换；
所述储能子模块或所述无储能子模块可以转换为故障旁路子模块。


11.如权利要求1所述的换流链控制方法，其特征在于，所述储能换流链根据分配的有功功率修正指令和无功功率修正指令执行闭环控制，包括：
将分配的有功功率修正指令和无功功率修正指令作为外环控制目标；
将所述外环控制目标与实测值的差值经过调节器得到内环的电流指令值；
将所述电流指令值与电流实测值的差值经过调节器得到输出电压给定值；
将所述输出电压给定值分配给各个储能子模块；
所述各个储能子模块根据所述输出电压给定值控制输出电压。


12.如权利要求1所述的换流链控制方法，其特征在于，所述无储能换流链根据分配的无功功率修正指令执行闭环控制，包括：
将所述无储能换流子模块的直流电压平均值和分配的无功功率作为外环控制目标；
将所述外环控制目标与实测值的差值经过调节器得到内环的电流指令值；
将所述电流指令值与实测值的差值经过调节器得到输出电压给定值；
将所述输出电压给定值分配给各个无储能子模块；
所述各个无储能子模块根据所述输出电压给定值控制输出电压。


13.如权利要求1所述的换流链控制方法，其特征在于，所述隔离单元包括：
隔离开关和/或具有隔离功能的DC/DC回路。


14.如权利要求1所述的换流链控制方法，其特征在于，所述功率单元包括直流电容和桥式电路，所述桥式电路包括由两组功率半导体器件构成的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晔源，王宇，盛晓东，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32