一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法及系统，包括：接收每个桥臂的桥臂电压调制波，并对其进行初步分配，得到半桥子模块电压初步调制波和全桥子模块电压初步调制波；对半桥子模块电压初步调制波和全桥子模块电压初步调制波进行区间判断调整限幅，得到半桥子模块电压调制波和全桥子模块电压调制波；根据半桥子模块电压调制波和桥臂电流方向，确定需要投入的半桥子模块，根据全桥子模块电压调制波和桥臂电流方向，确定需要投入的全桥子模块；根据需要投入的半桥子模块和全桥子模块得到相应子模块的开关信号，从而控制半桥子模块和全桥子模块的投入或切除。实现半桥子模块与全桥子模块电容电压的能量均衡。子模块与全桥子模块电容电压的能量均衡。子模块与全桥子模块电容电压的能量均衡。

【技术实现步骤摘要】
一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统柔性直流输电
，特别是涉及一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]近年来，柔性直流输电技术迅速发展，混合型的模块化多电平换流器(MMC)因其具备直流故障阻断能力和较高的经济性拥有良好的发展前景。混合型MMC具备过调制运行能力，能够利用全桥子模块输出负电平的能力降低直流电压，此时混合型MMC会出现桥臂调制波为负的现象，桥臂电压全部由全桥子模块输出，这就使桥臂内的半桥子模块(HBSM)与全桥子模块(FBSM)运行在不同工况下，造成两种子模块能量的不平衡。
[0004]目前，对于混合型MMC半桥子模块与全桥子模块电容电压均衡控制的研究主要以电容电压排序和谐波注入为主。许烽等人在《基于LCC和FHMMC的混合型直流输电系统》中提出了一种混合型MMC子模块电容电压平衡控制策略。具体方法为在桥臂调制波为正时下将半桥子模块和全桥子模块一起排序，确定投入的子模块；在桥臂调制波为负时仅对全桥子模块进行排序投入，切除所有半桥子模块。该方法没有考虑桥臂调制波为负时半桥子模块的电压均衡问题，在桥臂电流严重偏置的工况下并不适用。
[0005]崔梅在《子模块混合型MMC过调制运行研究》中提出了一种二次环流注入的方法，通过将一个基频周期划分为不同的区间计算分析一个周期内电容的充放电能量。根据子模块能量积累过程和桥臂电流大小的关系，采用二倍频负序环流注入来改变电容的充放电过程，减轻两种子模块电容电压不平衡度。该方法能够减小子模块能量差异，但同时增大了环流，并且计算过程复杂且不够直观清晰。
[0006]曹鑫巍等人在“直流电压降低下混合MMC的电容电压平衡控制方法”(申请号：202011461096.3)中提出了一种基于二次谐波补偿的子模块电容电压平衡策略。通过判断MMC运行状态，将控制策略分为三种工作模式，仅在发生电容电压不平衡时计算二次谐波参考幅值，在一定程度上简化了控制策略，但同样存在二次谐波幅值计算过程中运算复杂的问题。
[0007]综上所述，现有的混合型MMC子模块电容电压均衡控制存在适用性不强，控制复杂，计算效率低且物理意义不清晰的问题。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法及系统，由初步分配环节和调整限幅环节组成，并将最终确定的半桥子模块与全桥子模块的调制波分别进行电容电压排序，确定需要投入的子模块，实现半桥子模块与全桥子模块电容电压的能量均衡。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法，包括：
[0011]接收每个桥臂的桥臂电压调制波，并对其进行初步分配，得到半桥子模块电压初步调制波和全桥子模块电压初步调制波；
[0012]对半桥子模块电压初步调制波和全桥子模块电压初步调制波进行区间判断调整限幅，得到半桥子模块电压调制波和全桥子模块电压调制波；
[0013]根据半桥子模块电压调制波和桥臂电流方向，确定需要投入的半桥子模块，根据全桥子模块电压调制波和桥臂电流方向，确定需要投入的全桥子模块；
[0014]根据需要投入的半桥子模块和全桥子模块得到相应子模块的开关信号，从而控制半桥子模块和全桥子模块的投入或切除。
[0015]作为可选择的实施方式，所述初步分配过程包括：
[0016]将全桥子模块与半桥子模块电容电压的周期平均值的差值作为控制目标，采用PI控制，将输出限幅至正负1之内，得到初步分配系数，从而根据初步分配系数对桥臂电压调制波进行初步分配。
[0017]作为可选择的实施方式，所述初步分配过程包括：
[0018]将全桥子模块与半桥子模块电容电压的周期最大值的差值作为控制目标，采用PI控制，将输出限幅至正负1之内，得到初步分配系数，从而根据初步分配系数对桥臂电压调制波进行初步分配。
[0019]作为可选择的实施方式，所述初步分配过程包括：
[0020]当桥臂电压调制波为正且桥臂电流为正时，半桥子模块初步调制波在按半桥子模块数量比例分配的基础上增加初步分配系数，全桥子模块初步调制波在按全桥子模块数量比例分配的基础上减少初步分配系数；
[0021]当桥臂电压调制波为正且桥臂电流为负时，半桥子模块初步调制波在按半桥子模块数量比例分配的基础上减少初步分配系数，全桥子模块初步调制波在按全桥子模块数量比例分配的基础上增加初步分配系数；
[0022]当桥臂电压调制波为负时，仅有全桥子模块以负电平状态投入，所有半桥子模块均被旁路，则半桥子模块初步调制波为零，全桥子模块初步调制波等于桥臂电压调制波。
[0023]作为可选择的实施方式，所述区间判断调整限幅的过程包括：
[0024]当半桥子模块电压调制波U
H_ref_jr
大于0且小于H*U
C
时；
[0025]判断全桥子模块电压调制波U
F_ref_jr
是否小于F*U
C
；若是，则半桥子模块与全桥子模块的电压调制波均在限制范围之内，无需调整；
[0026]否则，将全桥子模块全部投入，半桥子模块分配剩余的电压调制波；即：
[0027]U
H_ref_jr
＝U
arm_ref_jr
‑
F*U
C
[0028]U
F_ref_jr
＝F*U
C
[0029]其中，H为半桥子模块的数量，F为全桥子模块的数量，U
C
为子模块电容电压额定值；U
arm_ref_jr
为桥臂电压调制波。
[0030]作为可选择的实施方式，当半桥子模块电压调制波U
H_ref_jr
大于H*U
C
时；
[0031]判断桥臂电压调制波U
arm_ref_jr
是否大于H*U
C
；若是，则将半桥子模块全部投入，全桥子模块分配剩余的电压调制波；即：
[0032]U
H_ref_jr
＝H*U
C
[0033]U
F_ref_jr
＝U
arm_ref_jr
‑
H*U
C
[0034]否则，调整半桥子模块调制波为桥臂电压调制波，全桥子模块调制波为0。
[0035]作为可选择的实施方式，当半桥子模块电压调制波U
H_ref_jr
为负时；
[0036]判断桥臂电压调制波U
arm_ref_jr
是否大于F*U
C
；若是，则将全桥子模块全部投入，半桥子模块分配剩余的电压调制波；
[0037本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法，其特征在于，包括：接收每个桥臂的桥臂电压调制波，并对其进行初步分配，得到半桥子模块电压初步调制波和全桥子模块电压初步调制波；对半桥子模块电压初步调制波和全桥子模块电压初步调制波进行区间判断调整限幅，得到半桥子模块电压调制波和全桥子模块电压调制波；根据半桥子模块电压调制波和桥臂电流方向，确定需要投入的半桥子模块，根据全桥子模块电压调制波和桥臂电流方向，确定需要投入的全桥子模块；根据需要投入的半桥子模块和全桥子模块得到相应子模块的开关信号，从而控制半桥子模块和全桥子模块的投入或切除。2.如权利要求1所述的一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法，其特征在于，所述初步分配过程包括：将全桥子模块与半桥子模块电容电压的周期平均值的差值作为控制目标，采用PI控制，将输出限幅至正负1之内，得到初步分配系数，从而根据初步分配系数对桥臂电压调制波进行初步分配。3.如权利要求1所述的一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法，其特征在于，所述初步分配过程包括：将全桥子模块与半桥子模块电容电压的周期最大值的差值作为控制目标，采用PI控制，将输出限幅至正负1之内，得到初步分配系数，从而根据初步分配系数对桥臂电压调制波进行初步分配。4.如权利要求2或3所述的一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法，其特征在于，所述初步分配过程包括：当桥臂电压调制波为正且桥臂电流为正时，半桥子模块初步调制波在按半桥子模块数量比例分配的基础上增加初步分配系数，全桥子模块初步调制波在按全桥子模块数量比例分配的基础上减少初步分配系数；当桥臂电压调制波为正且桥臂电流为负时，半桥子模块初步调制波在按半桥子模块数量比例分配的基础上减少初步分配系数，全桥子模块初步调制波在按全桥子模块数量比例分配的基础上增加初步分配系数；当桥臂电压调制波为负时，仅有全桥子模块以负电平状态投入，所有半桥子模块均被旁路，则半桥子模块初步调制波为零，全桥子模块初步调制波等于桥臂电压调制波。5.如权利要求1所述的一种混合型MMC桥臂内调制波分配控制方法，其特征在于，所述区间判断调整限幅的过程包括：当半桥子模块电压调制波U
H_ref_jr
大于0且小于H*U
C
时；判断全桥子模块电压调制波U
F_ref_jr
是否小于F*U
C
；若是，则半桥子模块与全桥子模块的电压调制波均在限制范围之内，无需调整；否则，将全桥子模块全部投入，半桥子模块分配剩余的电压调制波；即：U
H_ref_jr
＝U
arm_ref_jr
‑
F*U
C
U...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝全睿，李东，丁磊，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：