MMC全功率变频器电容电压低频脉动抑制方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供一种MMC全功率变频器电容电压低频脉动抑制方法及装置，包括：在变速抽水蓄能机组处于变频启动或制动工况下，当MMC变频器的输出频率在预定范围时，根据预定的高频零序电压和MMC变频器的三相输出电压，生成第一电压调制波分量，根据预定的高频桥臂环流和MMC变频器的桥臂环流，生成第二电压调制波分量；根据所述第一电压调制波分量和所述第二电压调制波分量，生成驱动信号。通过在三相输出电压注入高频零序电压，在桥臂环流注入高频桥臂环流，能够有效抑制电容电压脉动。能够有效抑制电容电压脉动。能够有效抑制电容电压脉动。

【技术实现步骤摘要】
MMC全功率变频器电容电压低频脉动抑制方法及装置


[0001]本申请实施例涉及抽水蓄能
，尤其涉及一种MMC全功率变频器电容电压低频脉动抑制方法及装置。

技术介绍

[0002]可变速运行的抽水蓄能机组能够优化发电效率，抽水工况下吸收功率可调，具有广泛的应用前景。图1所示为一种基于全功率变频器的抽水蓄能可变速机组，其中，发电电动机为可变速电机，其定子通过全功率变频器接入电网，实现发电电动机与电网的柔性连接。当发电电动机转速变化时，其定子电压的频率也随之变化，而电网频率始终为稳定的工频，全功率变频器即用于将定子端频率变化的交流电转换为电网可接受的工频交流电，同时实现有功和无功的双向传输。
[0003]基于半桥子模块的背靠背模块化多电平全功率变频器(Back
‑
to
‑
Back Modular Multilevel Converter,MMC)是一种性能较优的全功率变频器，在变速抽水蓄能机组处于变频启动或制动工况下，要求全功率变频器机侧输出变频变压的交流电，其频率范围较大，通常在0
‑
工频(50Hz)附近。当MMC变频器的交流输出侧频率较低时，其子模块的电容电压会出现相应频率的脉动，脉动幅度与输出频率、电容值成反比，与负载电流成正比。因而，在变频启动或制动工况下，如何有效抑制MMC变频器的电容电压脉动，是本领域所需解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例的目的在于提出一种MMC全功率变频器电容电压低频脉动抑制方法及装置，能够有效抑制电容电压低频脉动。
[0005]基于上述目的，本申请实施例提供了MMC全功率变频器电容电压低频脉动抑制方法，包括：
[0006]在变速抽水蓄能机组处于变频启动或制动工况下，当MMC变频器的输出频率在预定范围时，根据预定的高频零序电压和MMC变频器的三相输出电压，生成第一电压调制波分量，根据预定的高频桥臂环流和MMC变频器的桥臂环流，生成第二电压调制波分量；其中，所述高频零序电压根据相输出电压幅值、母线直流电压、预设的裕度系数、MMC变频器的额定工作频率确定；所述高频桥臂环流根据相输出电流、所述相输出电压幅值、母线直流电压、所述裕度系数、基波电压的初始相位、所述额定工作频率确定；
[0007]根据所述第一电压调制波分量和所述第二电压调制波分量，生成驱动信号。
[0008]可选的，当MMC变频器的输出频率在预定范围时，根据预定的高频零序电压和MMC变频器的三相输出电压，生成第一电压调制波分量，包括：
[0009]当所述输出频率小于预设的第一低频阈值时，将所述高频零序电压分别和所述三相输出电压叠加，得到所述第一电压调制波分量。
[0010]可选的，当MMC变频器的输出频率在预定范围时，根据预定的高频桥臂环流和MMC
变频器的桥臂环流，生成第二电压调制波分量，包括：
[0011]当所述输出频率小于预设的第二低频阈值时，利用预设的控制器根据所述桥臂环流对所述高频桥臂环流调节后，得到所述第二电压调制波分量。
[0012]可选的，当MMC变频器的输出频率在预定范围时，根据预定的高频桥臂环流和MMC变频器的桥臂环流，生成第二电压调制波分量，还包括：
[0013]当所述输出频率大于所述第二低频阈值且小于所述第一低频阈值时，根据所述输出频率将所述高频桥臂环流衰减，利用所述控制器根据所述桥臂环流对衰减后的高频桥臂环流调节后，得到所述第二电压调制波分量。
[0014]可选的，根据所述输出频率将所述高频桥臂环流衰减，包括：
[0015]根据所述输出频率确定衰减系数；
[0016]按照所述衰减系数将所述高频桥臂环流衰减。
[0017]可选的，所述控制器为双比例谐振控制器；利用预设的控制器根据所述桥臂环流对所述高频桥臂环流调节后，得到所述第二电压调制波分量，包括：
[0018]计算所述高频桥臂环流与所述桥臂环流的差值；
[0019]将所述差值输入所述双比例谐振控制器，由所述双比例谐振控制器输出所述第二电压调制波分量。
[0020]可选的，所述高频零序电压根据公式(20)确定：
[0021][0022]其中，M为相输出电压的幅值与半母线直流电压之比，U
dc
为直流母线电压，K
cm
为裕度系数，ω
cm
为根据所述额定工作频率确定的角频率。
[0023]可选的，所述高频桥臂环流根据公式(21)确定：
[0024][0025]其中，θ
x
为x相的输出电压的初始相位，i
x
为x相的输出电流，x＝a,b,c，ω
out
是MMC变频器的交流输出角频率。
[0026]可选的，所述双比例谐振控制器的传递函数为：
[0027][0028]其中，K
p
为比例增益系数，K
r
为谐振增益系数，ω
i
为考虑
‑
3dB要求的谐振项带宽，s为拉普拉斯算子，ω
out
为MMC变频器的交流输出角频率。
[0029]本申请实施例还提供一种MMC全功率变频器电容电压低频脉动抑制装置，包括：
[0030]调制模块，用于在变速抽水蓄能机组处于变频启动或制动工况下，当MMC变频器的输出频率在预定范围时，根据预定的高频零序电压和MMC变频器的三相输出电压，生成第一电压调制波分量，根据预定的高频桥臂环流和MMC变频器的桥臂环流，生成第二电压调制波分量；其中，所述高频零序电压根据相输出电压幅值、母线直流电压、预设的裕度系数、MMC变频器的额定工作频率确定；所述高频桥臂环流根据相输出电流、所述相输出电压幅值、母线直流电压、所述裕度系数、基波电压的初始相位、所述额定工作频率确定；
[0031]驱动模块，用于根据所述第一电压调制波分量和所述第二电压调制波分量，生成
驱动信号。
[0032]从上面所述可以看出，本申请实施例提供的MMC全功率变频器电容电压低频脉动抑制方法及装置，在变速抽水蓄能机组处于变频启动或制动工况下，当MMC变频器的输出频率较低时，根据预定的高频零序电压和MMC变频器的三相输出电压，生成第一电压调制波分量，根据预定的高频桥臂环流和MMC变频器的桥臂环流，生成第二电压调制波分量；根据第一电压调制波分量和第二电压调制波分量，生成驱动信号。通过在三相输出电压注入高频零序电压，在桥臂环流注入高频桥臂环流的方式，能够有效抑制电容电压脉动。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本申请实施例的可变速机组并网结构示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.MMC全功率变频器电容电压低频脉动抑制方法，其特征在于，包括：在变速抽水蓄能机组处于变频启动或制动工况下，当MMC变频器的输出频率在预定范围时，根据预定的高频零序电压和MMC变频器的三相输出电压，生成第一电压调制波分量，根据预定的高频桥臂环流和MMC变频器的桥臂环流，生成第二电压调制波分量；其中，所述高频零序电压根据相输出电压幅值、母线直流电压、预设的裕度系数、MMC变频器的额定工作频率确定；所述高频桥臂环流根据相输出电流、所述相输出电压幅值、母线直流电压、所述裕度系数、基波电压的初始相位、所述额定工作频率确定；根据所述第一电压调制波分量和所述第二电压调制波分量，生成驱动信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当MMC变频器的输出频率在预定范围时，根据预定的高频零序电压和MMC变频器的三相输出电压，生成第一电压调制波分量，包括：当所述输出频率小于预设的第一低频阈值时，将所述高频零序电压分别和所述三相输出电压叠加，得到所述第一电压调制波分量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当MMC变频器的输出频率在预定范围时，根据预定的高频桥臂环流和MMC变频器的桥臂环流，生成第二电压调制波分量，包括：当所述输出频率小于预设的第二低频阈值时，利用预设的控制器根据所述桥臂环流对所述高频桥臂环流调节后，得到所述第二电压调制波分量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当MMC变频器的输出频率在预定范围时，根据预定的高频桥臂环流和MMC变频器的桥臂环流，生成第二电压调制波分量，还包括：当所述输出频率大于所述第二低频阈值且小于所述第一低频阈值时，根据所述输出频率将所述高频桥臂环流衰减，利用所述控制器根据所述桥臂环流对衰减后的高频桥臂环流调节后，得到所述第二电压调制波分量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述输出频率将所述高频桥臂环流衰减，包括：根据所述输出频率确定衰减系数；按照所述衰减系数将所述高频桥臂环流衰减。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制器为双比例谐振控制器；利用预设的控制器根据所述桥臂环流对所述高频桥臂环流调节后...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵博，周青峰，闫伟，秦俊，刘仁，丁勇，金伟，吴龙，刘为群，李佳瑶，
申请(专利权)人：国网新源控股有限公司抽水蓄能技术经济研究院南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：