模块化多电平换流器的纹波再生参数配置方法和控制方法技术

本申请涉及电压源换流器技术领域，尤其涉及一种模块化多电平换流器的纹波再生参数配置方法和控制方法。其中，该纹波再生参数配置方法包括：确定模块化多电平换流器的基本参数和调制参数；调制参数包括基准调制比、单位容量储能；基于模块化多电平换流器的基本参数，对调制参数进行调整，得到满足预设条件的调制参数；根据基本参数和满足预设条件的调制参数确定模块化多电平换流器的纹波再生参数；纹波再生参数包括交流电网相电压有效值和子模块电容值。采用上述方案的本申请可以大幅度降低模块化多电平换流器的电容用量，并大幅降低模块化多电平换流器的成本和体积。块化多电平换流器的成本和体积。块化多电平换流器的成本和体积。

【技术实现步骤摘要】
模块化多电平换流器的纹波再生参数配置方法和控制方法


[0001]本申请涉及电压源换流器
，尤其涉及一种模块化多电平换流器的纹波再生参数配置方法和控制方法。

技术介绍

[0002]模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)具有易实现大电平数目、谐波性能好、可模块化设计等优势，已经成为高压柔性直流输电换流器的主要拓扑结构。但是MMC桥臂上存在以基频和二倍频为主的功率波动，导致子模块电容电压上存在相应频率的纹波，并成为影响MMC运行特性分析和参数设计的重要因素。为了将电容电压峰值限制在安全范围以内，通常需要设计较大的子模块电容值，导致MMC成本和体积较大。
[0003]此外，将子模块电容电压纹波率上限值提高，使子模块可以选择较小的电容值，可以得到高纹波MMC。但是从器件安全性的考虑，子模块电容电压的纹波提高不应该使子模块电容电压峰值增加。因此在提高子模块电容电压纹波率上限值时，应该同时相应降低子模块电容电压直流分量，使子模块电容电压最大峰值保持不变。但是如果每个子模块的直流电压分量降低，而子模块数目又不变化，会对MMC的交流输出电压能力造成影响。因此，相关技术在降低子模块的直流电压分量的同时增加桥臂级联子模块数目，用于保持MMC的交流输出电压能力，但是这会增加额外的子模块数目和开关器件数目。
[0004]因此，现有技术无法准确计算电容电压直流分量降低和电容电压纹波率上限值提高后对MMC线性调制区和交流输出电压能力的影响，以及无法准确设计子模块电容值，从而无法实现高纹波MMC的准确参数配置和运行控制。

技术实现思路

[0005]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本申请的第一个目的在于提出一种模块化多电平换流器的纹波再生参数配置方法，以解决现有技术无法实现高纹波模块化多电平换流器的准确参数配置技术问题。
[0007]本申请的第二个目的在于提出一种模块化多电平换流器的控制方法，以解决现有技术无法实现高纹波模块化多电平换流器的运行控制的技术问题。
[0008]本申请的第三个目的在于提出一种计算机设备。
[0009]为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出的一种模块化多电平换流器的纹波再生参数配置方法，所述模块化多电平换流器的输入端连接交流电网，所述模块化多电平换流器包括至少两个桥臂，每个桥臂包括至少两个级联的子模块，所述方法包括：
[0010]确定所述模块化多电平换流器的基本参数和调制参数；所述调制参数包括基准调制比、单位容量储能；
[0011]基于所述模块化多电平换流器的基本参数，对所述调制参数进行调整，得到满足预设条件的调制参数；
[0012]根据所述基本参数和所述满足预设条件的调制参数确定所述模块化多电平换流
器的纹波再生参数；所述纹波再生参数包括交流电网相电压有效值和子模块电容值。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，所述确定所述模块化多电平换流器的基本参数，包括：
[0014]确定所述模块化多电平换流器的直流电压额定值、额定容量、子模块电容电压额定值、子模块电容电压最大上限值，
[0015]根据所述直流电压额定值和所述子模块电容电压额定值确定每个桥臂包括的子模块数目；
[0016]根据所述子模块电容电压最大上限值和所述子模块电容电压额定值确定子模块电容电压峰值上限系数；
[0017]根据所述子模块电容电压峰值上限系数确定子模块电容电压纹波率上限值；
[0018]根据所述子模块电容电压峰值上限系数和所述子模块电容电压纹波率上限值确定子模块电容电压直流分量标幺值。
[0019]可选地，在本申请的一个实施例中，所述基于所述模块化多电平换流器的基本参数，对所述调制参数进行调整，得到满足预设条件的调制参数，包括：
[0020]确定模块化多电平换流器的运行范围，所述运行范围包括有功功率范围和无功功率范围；
[0021]初始化基准调制比，确定基准调制比的递增步长；对所述运行范围的边界的运行点进行逐点扫描计算，若所有运行点均未发生过调制现象，则根据所述基准调制比的递增步长递增基准调制比的数值，直至任一运行点发生过调制现象，并记录此时的基准调制比；
[0022]在根据所述基准调制比的递增步长逐步递增基准调制比的数值的过程中，针对每一个递增后的基准调制比，通过迭代计算确定所述每一个递增后的基准调制比对应的单位容量储能的最小值。
[0023]可选地，在本申请的一个实施例中，所述对所述运行范围的边界的运行点进行逐点扫描计算，包括：
[0024]基于模块化多电平换流器的稳态数学模型，以抑制模块化多电平换流器的二倍频环流为零为目标，确定二倍频参考电压调制比和二倍频参考电压相位角；
[0025]基于模块化多电平换流器的纹波效应模型，确定基频参考电压调制比和基频参考电压相位角；
[0026]根据所述二倍频参考电压调制比、二倍频参考电压相位角、基频参考电压调制比和基频参考电压相位角确定每一个运行点对应的桥臂参考电压瞬时标幺值；
[0027]若所述桥臂参考电压瞬时标幺值的最小值小于0，或者最大值大于1，则说明发生过调制现象。
[0028]可选地，在本申请的一个实施例中，所述针对每一个递增后的基准调制比，通过迭代计算确定所述每一个递增后的基准调制比对应的单位容量储能的最小值，包括：
[0029]初始化单位容量储能，确定单位容量储能的递增步长；
[0030]对所述运行范围的边界的运行点进行逐点扫描计算，基于子模块电容电压瞬时标幺值时间函数，确定每一个运行点对应的子模块电容电压峰值最大值；
[0031]若所述子模块电容电压峰值最大值大于所述子模块电容电压最大上限值，则根据所述单位容量储能的递增步长递增单位容量储能，并重新对所述运行范围的边界的运行点
进行逐点扫描计算，直至所述子模块电容电压峰值最大值等于所述子模块电容电压最大上限值；
[0032]确定所述子模块电容电压峰值最大值等于所述子模块电容电压最大上限值时对应的单位容量储能为单位容量储能的最小值。
[0033]可选地，在本申请的一个实施例中，所述对所述运行范围的边界的运行点进行逐点扫描计算，包括：
[0034]确定并初始化功率因数角；
[0035]确定功率因数角的递增步长；
[0036]根据功率因数角的递增步长逐步递增功率因数角，直至所述功率因数角不小于2π，以完成对运行范围的边界的运行点的逐点扫描。
[0037]可选地，在本申请的一个实施例中，在所述基于模块化多电平换流器的稳态数学模型，以抑制模块化多电平换流器的二倍频环流为零为目标，确定二倍频参考电压调制比和二倍频参考电压相位角之前，还包括：
[0038]根据功率因数角确定交流电流有功分量标幺值和交流电流无功分量标幺值；
[0039]根据所述交流电流有功分量标幺值和交流电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平换流器的纹波再生参数配置方法，其特征在于，所述模块化多电平换流器的输入端连接交流电网，所述模块化多电平换流器包括至少两个桥臂，每个桥臂包括至少两个级联的子模块，所述方法包括：确定所述模块化多电平换流器的基本参数和调制参数；所述调制参数包括基准调制比、单位容量储能；基于所述模块化多电平换流器的基本参数，对所述调制参数进行调整，得到满足预设条件的调制参数；根据所述基本参数和所述满足预设条件的调制参数确定所述模块化多电平换流器的纹波再生参数；所述纹波再生参数包括交流电网相电压有效值和子模块电容值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述模块化多电平换流器的基本参数，包括：确定所述模块化多电平换流器的直流电压额定值、额定容量、子模块电容电压额定值、子模块电容电压最大上限值，根据所述直流电压额定值和所述子模块电容电压额定值确定每个桥臂包括的子模块数目；根据所述子模块电容电压最大上限值和所述子模块电容电压额定值确定子模块电容电压峰值上限系数；根据所述子模块电容电压峰值上限系数确定子模块电容电压纹波率上限值；根据所述子模块电容电压峰值上限系数和所述子模块电容电压纹波率上限值确定子模块电容电压直流分量标幺值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述模块化多电平换流器的基本参数，对所述调制参数进行调整，得到满足预设条件的调制参数，包括：确定模块化多电平换流器的运行范围，所述运行范围包括有功功率范围和无功功率范围；初始化基准调制比，确定基准调制比的递增步长；对所述运行范围的边界的运行点进行逐点扫描计算，若所有运行点均未发生过调制现象，则根据所述基准调制比的递增步长递增基准调制比的数值，直至任一运行点发生过调制现象，并记录此时的基准调制比；在根据所述基准调制比的递增步长逐步递增基准调制比的数值的过程中，针对每一个递增后的基准调制比，通过迭代计算确定所述每一个递增后的基准调制比对应的单位容量储能的最小值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述运行范围的边界的运行点进行逐点扫描计算，包括：基于模块化多电平换流器的稳态数学模型，以抑制模块化多电平换流器的二倍频环流为零为目标，确定二倍频参考电压调制比和二倍频参考电压相位角；基于模块化多电平换流器的纹波效应模型，确定基频参考电压调制比和基频参考电压相位角；根据所述二倍频参考电压调制比、二倍频参考电压相位角、基频参考电压调制比和基频参考电压相位角确定每一个运行点对应的桥臂参考电压瞬时标幺值；若所述桥臂参考电压瞬时标幺值的最小值小于0，或者最大值大于1，则说明发生过调
制现象。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述针对每一个递增后的基准调制比，通过迭代计算确定所述每一个递增后的基准调制比对应的单位容量储能的最小值，包括：初始化单位容量储能，确定单位容量储能的递增步长；对所述运行范围的边界的运行点进行逐点扫描计算，基于子模块电容电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋强，曾嵘，赵彪，余占清，孟经伟，屈鲁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：