一种改进型串联双子模块及其参数计算方法技术

本发明专利技术公开了一种改进型串联双子模块及其参数计算方法，稳态运行时，根据T5和D5连续交替流经桥臂电流确定T5电流i

【技术实现步骤摘要】
一种改进型串联双子模块及其参数计算方法


[0001]本专利技术属于新型柔性直流输电
，具体涉及一种改进型串联双子模块及其参数计算方法。

技术介绍

[0002]大规模清洁能源的送出与消纳是世界性难题，多端直流输电技术是解决大规模清洁能源送出与消纳难题的有力抓手，其中基于模块化多电平换流器的柔性高压直流输电技术(Modular Multilevel Converter
‑
High Voltage Direct Current，MMC
‑
HVDC)因易于拓展的模块化结构与较低的运行损耗等独特优势在直流电网中得到了快速发展。
[0003]针对陆上大规模新能源远距离接入的场景，一般多采用架空线送出方式，架空线受地形地貌、气候等地理因素影响大，因此直流线路发生雷击短路的故障频发，严重影响输电系统的运行可靠性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种改进型串联双子模块及其参数计算方法，用于解决改进型串联双子模块在MMC应用时对应MMC不同系统参数下的器件选型的技术问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种改进型串联双子模块参数计算方法，包括以下步骤：
[0007]S1、稳态运行时，根据T5和D5连续交替流经桥臂电流确定T5和D5的电流i
T5
、i
D5
；根据D6始终承受反向电压不开通，不流经电流，计算得到D6耐压有效值u
D6,rms
和D6耐压有效值u
D6,peak
；
[0008]S2、在发生直流故障MMC闭锁后的暂态过程中，根据改进型串联双子模块和直流侧故障电流的峰值确定T1、T2、T3、T4、D1、D2、D3、D4承受的最大暂态电压u
T1
‑
4,max
和最大电流i
T1
‑
4,max
；根据改进型串联双子模块电容电压的最大值和直流侧故障电流确定T5、D5承受的最大暂态电压，T5、D5不流经直流侧故障电流；根据直流侧故障电流的峰值确定D6流经的最大电流。
[0009]具体的，步骤S1中，改进型串联双子模块的T1、T2、T3、T4参数与同系统参数下半桥MMC系统中半桥子模块对应器件的计算方法相同；改进型串联双子模块的D1、D2、D3、D4参数与同系统参数下半桥MMC系统中半桥子模块对应器件的计算方法相同。
[0010]具体的，步骤S1中，i
T5
具体为：
[0011][0012][0013]其中，i
arm
为桥臂电流，I
dc
为直流侧额定电流，I
va
为交流侧额定相电流幅值，γ
a
为交流侧a相额定相电流初始相位，ω为角速度，t为时间。
[0014]具体的，步骤S1中，D6耐压有效值u
D6,rms
和D6耐压有效值u
D6,peak
具体为：
[0015]u
D6,rms
＝2U
c,rms
[0016]u
D6,peak
＝2U
c,peak
[0017]其中，U
c,rms
为子模块电容电压有效值，U
c,peak
为子模块电容电压峰值。
[0018]具体的，步骤S2中，最大暂态电压u
T1
‑
4,max
和最大电流i
T1
‑
4,max
具体为：
[0019]u
T1
‑
4,max
＝u
D1
‑
4,max
＝u
c_SDSM,max
[0020][0021]其中，u
D1
‑
4,max
为T1
‑
T4单元中反并联二极管的耐压最大值，u
c_SDSM,max
为改进型串联双子模块电容最大暂态电压，i
D1
‑
4,max
为T1
‑
T4单元中反并联二极管的流通电流最大值，i
dc,max
为直流侧故障电流的峰值。
[0022]具体的，步骤S2中，T5、D5承受的最大暂态电压u
T5,max
和u
D5,max
为：
[0023][0024]其中，u
c_SDSM
为改进型串联双子模块电容电压的最大值，i
dc
为直流侧故障电流，R为阻尼电阻。
[0025]进一步的，根据MMC闭锁后的故障电流清除时间T
x
的大小、阻尼电阻总耗能Q
R
的大小、T5暂态过程的最大耐压U
T5
以及改进型串联双子模块电容电压的平均增大幅值ΔU
c_SDSM
确定阻尼电阻R。
[0026]具体的，步骤S2中，D6流经的最大电流i
D6,max
为：
[0027][0028]其中，i
dc,max
为直流侧故障电流的峰值。
[0029]本专利技术的另一技术方案是，一种改进型串联双子模块，包括绝缘栅双极型晶体管T1、T2、T3、T4、T5，绝缘栅双极型晶体管T1、T2、T3、T4、T5分别反并联二极管D1、D2、D3、D4、D5；绝缘栅双极型晶体管T1的发射极分别连接i
sm
和绝缘栅双极型晶体管T2的集电极，绝缘栅双极型晶体管T1的集电极分两路，一路连接电容C1的正极，另一路经续流二极管D6和阻尼电阻R1后分别连接绝缘栅双极型晶体管T3的发射极和电容器C2的负极；绝缘栅双极型晶体管T2的发射极分别连接电容C1的负极和绝缘栅双极型晶体管T5的发射极，绝缘栅双极型晶体管T5的集电极分别连接电容器C2的正极和绝缘栅双极型晶体管T4的集电极，绝缘栅双极型晶体管T4的发射极连接绝缘栅双极型晶体管T3的集电极。
[0030]具体的，工作模式包括：
[0031][0032]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0033]一种改进型串联双子模块参数计算方法，基于由改进型串联双子模块和半桥子模块混合构成的新型MMC，从稳态过程和暂态过程中各器件的耐压通流情况两方面考虑，分别确定改进型串联双子模块的稳态及暂态参数，作为器件选型的依据；对于改进型串联双子模块的阻尼电阻R的选取，从MMC闭锁后的故障电流清除时间T
x
的大小、阻尼电阻总耗能Q
R
的大小、T5暂态过程的最大耐压U
T5
以及改进型串联双子模块电容电压的平均增大幅值ΔU
c_SDSM
四方面考虑，根据四项指标在应用中的优先级确定阻尼电阻值，根据对应阻尼电阻值的T
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进型串联双子模块参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、稳态运行时，根据T5和D5连续交替流经桥臂电流确定T5和D5的电流i
T5
、i
D5
；根据D6始终承受反向电压不开通，不流经电流，计算得到D6耐压有效值u
D6,rms
和D6耐压有效值u
D6,peak
；S2、在发生直流故障MMC闭锁后的暂态过程中，根据改进型串联双子模块和直流侧故障电流的峰值确定T1、T2、T3、T4、D1、D2、D3、D4承受的最大暂态电压u
T1
‑
4,max
和最大电流i
T1
‑
4,max
；根据改进型串联双子模块电容电压的最大值和直流侧故障电流确定T5、D5承受的最大暂态电压，T5、D5不流经直流侧故障电流；根据直流侧故障电流的峰值确定D6流经的最大电流。2.根据权利要求1所述的改进型串联双子模块参数计算方法，其特征在于，步骤S1中，改进型串联双子模块的T1、T2、T3、T4参数与同系统参数下半桥MMC系统中半桥子模块对应器件的计算方法相同；改进型串联双子模块的D1、D2、D3、D4参数与同系统参数下半桥MMC系统中半桥子模块对应器件的计算方法相同。3.根据权利要求1所述的改进型串联双子模块参数计算方法，其特征在于，步骤S1中，i
T5
具体为：具体为：其中，i
arm
为桥臂电流，I
dc
为直流侧额定电流，I
va
为交流侧额定相电流幅值，γ
a
为交流侧a相额定相电流初始相位，ω为角速度，t为时间。4.根据权利要求1所述的改进型串联双子模块参数计算方法，其特征在于，步骤S1中，D6耐压有效值u
D6,rms
和D6耐压有效值u
D6,peak
具体为：u
D6,rms
＝2U
c,rms
u
D6,peak
＝2U
c,peak
其中，U
c,rms
为子模块电容电压有效值，U
c,peak
为子模块电容电压峰值。5.根据权利要求1所述的改进型串联双子模块参数计算方法，其特征在于，步骤S2中，最大暂态电压u
T1
‑
4,max
和最大电流i
T1
‑
4,max
具体为：u
T1
‑
4,m...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁联辉，林心怡，王秀丽，张晨浩，李洋，李峰，周易，杨爽勉，
申请(专利权)人：特变电工科技投资有限公司，
类型：发明
国别省市：