MMC共模电压抑制方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种MMC共模电压抑制方法、装置及系统，属于电压变换器领域，方法包括：根据MMC所采用的调制策略，为MMC构建多组备选开关矢量；分别计算每组备选开关矢量下，三相上桥臂或下桥臂中MMC子模块投入数量的和，将和为3N/2

【技术实现步骤摘要】
MMC共模电压抑制方法、装置及系统


[0001]本专利技术属于电压变换器领域，更具体地，涉及一种MMC共模电压抑制方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)以其良好的模块性、灵活的可扩展性和良好的波形质量，在直流输电、电机驱动、可再生能源集成等方面有着广阔的应用前景。常规的MMC调制方法会产生共模电压，从而感应出共模电流进一步传播与衍化产生电磁干扰，对变换器本身的安全运行产生威胁。在光伏系统中，共模电压会产生漏电流损坏光伏板；在电机系统中，共模电压会转变为轴电压危害电机运行。同时，由于共模电压与子模块电压成正比，随着功率器件额定电压的提升，尤其是SiC器件在MMC中的应用的拓展，共模电压威胁在未来将进一步加大。
[0003]现有的MMC共模电压抑制的方法主要通过筛选MMC开关矢量中的零共模电压矢量来实现，该方法的一大缺陷就是会造成MMC交流侧总谐波失真(Total Harmonic Distortion，THD)的提升。未来随着器件截止电压增加、子模块数减少，该缺陷将愈专利技术显，降低输出波形质量。同时，如何抑制MMC子模块的电容电压波动，也是MMC优化面临的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种MMC共模电压抑制方法、装置及系统，其目的在于在抑制共模电压的同时实现THD优化以及环流抑制。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种MMC共模电压抑制方法，包括：S1，根据MMC所采用的调制策略，为MMC构建多组备选开关矢量，所述备选开关矢量用于表征MMC中各桥臂中MMC子模块投入数量；S2，分别计算每组备选开关矢量下，三相上桥臂或三相下桥臂中MMC子模块投入数量的和，将和为3N/2
‑
1的备选开关矢量分为第I类，和为3N/2的备选开关矢量分为第II类，和为3N/2+1的备选开关矢量分为第III类，N为任一桥臂中MMC子模块的数量；S3，分别计算每组备选开关矢量下，MMC交流侧实际输出向量相对于目标调制向量的偏差；S4，若最小偏差对应的备选开关矢量为第II类，根据最小偏差对应的备选开关矢量控制MMC，否则，根据最小偏差对应的备选开关矢量下是否能抑制环流，选择相应的备选开关矢量控制MMC。
[0006]更进一步地，当最小偏差对应的备选开关矢量为第I类或第III类时，若最小偏差对应的备选开关矢量下抑制环流，根据最小偏差对应的备选开关矢量控制MMC，否则，根据第II类中偏差最小的备选开关矢量控制MMC。
[0007]更进一步地，当最小偏差对应的备选开关矢量为第I类或第III类时，若最小偏差对应的备选开关矢量下环流的方向与环流的变化方向相反，能抑制环流，否则，不能抑制环流。
[0008]更进一步地，所述调制策略为NLM调制策略，j相桥臂中MMC子模块投入数量为
[n
j,ref
]或[n
j,ref
]+1，j＝A、B、C，所述S1中构建8组备选开关矢量；
[0009][0010][0011][0012]其中，n
j,ref
为j相桥臂中MMC子模块投入数量理论值，m为调制比，ω0为基频角频率，为初始相位角，t为时间。
[0013]更进一步地，所述偏差为：
[0014][0015][0016][0017]其中，ΔV
x
为所述偏差，n
jo,ref
为MMC交流侧j相目标调制值，n
jo,x
为MMC交流侧j相实际输出值，n
jn,ref
、n
jp,ref
分别为MMC中j相上、下桥臂MMC子模块投入数量的目标值，n
jn,x
、n
jp,x
分别为MMC中j相上、下桥臂MMC子模块投入数量的实际值，j＝A、B、C。
[0018]更进一步地，所述S4中对每一桥臂中MMC子模块分别进行排序，根据最终确定的备选开关矢量以及排序结果，实时投入或切除相应的MMC子模块。
[0019]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种MMC共模电压抑制装置，包括：构建模块，用于根据MMC所采用的调制策略，为MMC构建多组备选开关矢量，所述备选开关矢量用于表征MMC中各桥臂中MMC子模块投入数量；划分模块，用于分别计算每组备选开关矢量下，三相上桥臂或三相下桥臂中MMC子模块投入数量的和，将和为3N/2
‑
1的备选开关矢量分为第I类，和为3N/2的备选开关矢量分为第II类，和为3N/2+1的备选开关矢量分为第III类，N为任一桥臂中MMC子模块的数量；计算模块，用于分别计算每组备选开关矢量下，MMC交流侧实际输出向量相对于目标调制向量的偏差；选择及控制模块，用于若最小偏差对应的备选开关矢量为第II类，根据最小偏差对应的备选开关矢量控制MMC，否则，根据最小偏差对应的备选开关矢量下是否能抑制环流，选择相应的备选开关矢量控制MMC。
[0020]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种MMC共模电压抑制系统，包括：MMC和控制单元，所述MMC的每个桥臂包含N个串联的MMC子模块，所述控制单元用于执行如上所述的MMC共模电压抑制方法，以控制所述MMC。
[0021]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0022](1)提出一种MMC共模电压抑制方法，基于NLM调制策略，除了挑选桥臂子模块投入
和为N的开关组合外，还设计了投入和为N
‑
1和N+1的开关组合，通过环流状态决定N
‑
1、N、N+1开关组合的选取，利用了更多的开关矢量，实现MMC共模电压抑制的同时，避免了传统方法导致的交流电流THD升高的问题，优化了输出电能质量；
[0023](2)在环流大于0时选择N+1开关组合，环流小于0时选择N
‑
1开关组合，使得直流侧投入子模块数的变化有利于环流抑制，进而降低MMC子模块电容电压波动，有利于降低MMC的体积，实现装置轻型化；同时，由于三相上桥臂的投入和、三相下桥臂的投入和始终一致，维持了共模电压抑制效果；
[0024](3)该可实现THD优化以及环流抑制的MMC共模电压抑制方法，不需要改变MMC的装置结构，适用于任意子模块、系统拓扑；此外，该方法不会造成MMC输出的变化，因此，兼容任意MMC系统层控制；
[0025](4)针对未来器件截止电压逐步提升的情形，相对于传统方法，该可实现THD优化以及环流抑制的MMC共模电压抑制方法的优势将更为明显，具备长久价值，适用场景丰富。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例提供的MMC共模电压抑制方法的流程图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的MMC共模电压抑制方法的实现过程图；
[0028]图3为本专利技术实施例提供的MMC拓扑及共模电压的示意图；
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MMC共模电压抑制方法，其特征在于，包括：S1，根据MMC所采用的调制策略，为MMC构建多组备选开关矢量，所述备选开关矢量用于表征MMC中各桥臂中MMC子模块投入数量；S2，分别计算每组备选开关矢量下，三相上桥臂或三相下桥臂中MMC子模块投入数量的和，将和为3N/2
‑
1的备选开关矢量分为第I类，和为3N/2的备选开关矢量分为第II类，和为3N/2+1的备选开关矢量分为第III类，N为任一桥臂中MMC子模块的数量；S3，分别计算每组备选开关矢量下，MMC交流侧实际输出向量相对于目标调制向量的偏差；S4，若最小偏差对应的备选开关矢量为第II类，根据最小偏差对应的备选开关矢量控制MMC，否则，根据最小偏差对应的备选开关矢量下是否能抑制环流，选择相应的备选开关矢量控制MMC。2.如权利要求1所述的MMC共模电压抑制方法，其特征在于，当最小偏差对应的备选开关矢量为第I类或第III类时，若最小偏差对应的备选开关矢量下抑制环流，根据最小偏差对应的备选开关矢量控制MMC，否则，根据第II类中偏差最小的备选开关矢量控制MMC。3.如权利要求2所述的MMC共模电压抑制方法，其特征在于，当最小偏差对应的备选开关矢量为第I类或第III类时，若最小偏差对应的备选开关矢量下环流的方向与环流的变化方向相反，能抑制环流，否则，不能抑制环流。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的MMC共模电压抑制方法，其特征在于，所述调制策略为NLM调制策略，j相桥臂中MMC子模块投入数量为[n
j,ref
]或[n
j,ref
]+1，j＝A、B、C，所述S1中构建8组备选开关矢量；建8组备选开关矢量；建8组备选开关矢量；其中，n
j,ref
为j相桥臂中MMC子模块投入数量理论值，m为调制比，ω0为基频角频率，为初始相位角，t为时间。5.如权利要求1
‑
3任一项所述的MMC共模电压抑制方法，其特征在于，所述偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：林磊，殷天翔，黄一洪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：