【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，特别是一种能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路及预测方法。
技术介绍
1、本专利技术属于电力电子领域范畴，涉及柔性直流输电
，更具体的说是涉及一种具有能量均衡功能的多电平mmc储能电路。以模块化多电平变流器(mmc)主拓扑电路为出发点进行研究。典型的mmc拓扑结构共有三相，每相有上下两桥臂，其中每个桥臂串联有n个子模块(sm)，并用于控制功率及能量转换。与常规的拓扑结构相比，mmc特有的子模块结构使其电网支撑能力更强、响应速度更快，且无变压器直接与电网连接，因此转换效率也更高，故得到业界广泛关注。由于mmc中半桥型子模块结构和控制方式相对简单，因此在mmc拓扑结构中半桥式结构使用最为广泛。但面对子模块输出电压故障导致能量分布不均等复杂工况时半桥式结构的控制效果不明显，由于mmc拓扑的模块化结构随之导致控制复杂，易形成各个子模块间分压不匀从而导致mmc拓扑内部环流，严重时可影响系统正常稳定运行，故为了提高mmc中子模块功率转换灵活度和可靠性，使其具有能量均衡功能，需对mmc子模块进行重新设计以谋求解决方案。
技术实现思路
1、鉴于现有的mmc拓扑结构中存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术所要解决的问题在于面对变流器运行故障导致各子模块分压不均时半桥式结构较难解决此问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本专利技术实施例提供了一种能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑
5、均衡电路，所述均衡电路包括钳位四子模块电路，所述钳位四子模块电路包括第一钳位双子模块和第二钳位双子模块；
6、所述第一钳位双子模块、第二钳位双子模块与负荷开关相连；
7、所述钳位双子模块包括第一半桥子模块、第二半桥子模块、第一钳位二极管、第二钳位二极管以及引导igbt；
8、所述引导igbt在正常操作条件下被配置为持续导通状态，电气上等效于一条导线，实现所述第一半桥子模块和第二半桥子模块的级联。
9、作为本专利技术所述能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路的一种优选方案，其中：所述第一钳位双子模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一引导igbt、第一电容、第二电容、第一二极管以及第二二极管；
10、所述第二钳位双子模块包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第二引导igbt、第三电容、第四电容、第三二极管、第四二极管；
11、所述第一钳位双子模块与第二钳位双子模块中间有负荷开关控制电流流向；
12、所述开关管包括igbt和二极管，igbt的c极连接二极管阴极，igbt的e极连接二极管阳极。
13、作为本专利技术所述能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路的一种优选方案，其中：所述第一开关管和第二开关管的一端分别连接输入端口a，第二开关管和第二开关管的另一端并联第一电容；
14、所述第一电容的正极连接至第一二极管的阴极，第一电容的负极与第一引导二极管和第二二极管的阴极连接；
15、所述第二电容的正极连接至第一二极管的阳极和第三开关管的一端，第二电容的负极与第二二极管的阳极和第四开关管的一端连接；
16、所述第三开关管和第四开关管的另一端与负荷开关连接。
17、作为本专利技术所述能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路的一种优选方案，其中：所述第五开关管和第六开关管的一端连接至负荷开关，第五开关管的另一端与第三二极管的阴极和第三电容的正极连接，第六开关管的另一端与第三电容的负极、第四二极管的阴极和第二引导igbt连接；
18、第二引导igbt的另一端与第三二极管的阳极、第四电容的正极和第七开关管一端连接；
19、第四电容的负极与第四二极管阳极和第八开关管一端连接；
20、第七开关管和第八二极管的另一端与负荷开关和输出端b连接。
21、作为本专利技术所述能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路的一种优选方案，其中：所述负荷开关控制电流流向从而控制钳位四子模块电路输出电压，包括模式一和模式二；
22、当负荷开关切换为模式一时，第一开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第七开关管以及第八开关管导通，第二开关管和第六开关管断开，电流流向为正，电流依次通过第一电容、第二电容、第三电容以及第四电容流入子模块，当前钳位四子模块电路输入电压usm为uc1+c2+c3+c4；
23、当负荷开关切换为模式二时，电流不经过第二钳位双子模块，直接流向输出b端口，当前钳位四子模块电路电压usm为uc1+c2；
24、其中，c1、c2、c3以及c4分别为第一电容、第二电容、第三电容以及第四电容。
25、作为本专利技术所述能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路的一种优选方案，其中：所述钳位四子模块电路输出电压还包括，
26、当第一开关管、第三开关管、第五开关管以及第七开关管导通，第二开关管、第四开关管、第六开关管以及第八开关管断开时，电流从a端口依次通过第一电容和第三电容流出钳位四子模块电路，此时钳位四子模块电路输出电压usm为uc1+c3，当负荷开关切换至模式二时，此时钳位四子模块电路输出电压usm为uc1；
27、当第一开关管、第三开关管、第五开关管以及第七开关管断开，第二开关管、第四开关管、第六开关管以及第八开关管导通时，电流流经第二电容、第四电容最后流出子模块，此时钳位四子模块电路输出电压usm为uc2+c4，当负荷开关切换到模式二时，电流不经过第二钳位双子模块，此时钳位四子模块电路输出电压为usm为uc2；
28、当第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管断开，第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管导通时，无论负荷开关处于模式一还是模式二电流不经过电容，此时钳位四子模块电路输出电压为0；
29、当钳位四子模块电路中所有开关管都处于闭锁状态时，可将开关管视为二极管；
30、当电流流向为负时，此时要实现钳位四子模块电路输出电压，则负荷开关需为模式二，此时电流由b端口流入，经由第三开关管中的二极管、第二电容、第二二极管、第二开关管中的二极管到a端口流出钳位四子模块电路，最终钳位四子模块电路输出电压为uc2；
31、当电流流向为经由第三开关管中的二极管、第一二极管、第一电容、第二开关管的二极管到a端口最终流出子模块，此时子模块输出电压为uc1。
32、第二方面，本专利技术实施例提供了一种能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路预测方法，其包括：
33、数据采集和处理；
34、根据收集参数构建动态负载变化预测模型；
35、训练模型并集成模型到现有的控制系统中，使其能够实时进行预测和调整。
36、作为本专利技术所述能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路预测方法的一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电路，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电路，其特征在于：所述第一钳位双子模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一引导IGBT、第一电容、第二电容、第一二极管以及第二二极管；
3.如权利要求2所述的能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电路，其特征在于：所述第一开关管和第二开关管的一端分别连接输入端口A，第二开关管和第二开关管的另一端并联第一电容；
4.如权利要求3所述的能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电路，其特征在于：所述第五开关管和第六开关管的一端连接至负荷开关，第五开关管的另一端与第三二极管的阴极和第三电容的正极连接，第六开关管的另一端与第三电容的负极、第四二极管的阴极和第二引导IGBT连接；
5.如权利要求4所述的能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电路，其特征在于：所述负荷开关控制电流流向从而控制钳位四子模块电路输出电压，包括模式一和模式二；
6.如权利要求5所述的能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电
7.一种能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电路预测方法，基于权利要求1～6任一所述的能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电路，其特征在于：包括，
8.如权利要求7所述的能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电路预测方法，其特征在于：构建所述动态负载变化预测模型包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电路预测方法，其特征在于：所述调整包括，
10.如权利要求9所述的能量均衡的多电平MMC储能变流器拓扑电路预测方法，其特征在于：所述调整还包括，
...【技术特征摘要】
1.一种能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路，其特征在于：所述第一钳位双子模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一引导igbt、第一电容、第二电容、第一二极管以及第二二极管；
3.如权利要求2所述的能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路，其特征在于：所述第一开关管和第二开关管的一端分别连接输入端口a，第二开关管和第二开关管的另一端并联第一电容；
4.如权利要求3所述的能量均衡的多电平mmc储能变流器拓扑电路，其特征在于：所述第五开关管和第六开关管的一端连接至负荷开关，第五开关管的另一端与第三二极管的阴极和第三电容的正极连接，第六开关管的另一端与第三电容的负极、第四二极管的阴极和第二引导igbt连接；
5.如权利要求4所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明珀，孙志媛，郑琨，刘默斯，李俊，彭博雅，卢广陵，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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