一种具有高倍载构网能力的轻型模块化多电平变换器拓扑及控制策略制造技术

本发明专利技术给出了一种具有高倍载构网能力的轻型模块化多电平变换器拓扑及控制策略，属于柔性直流输配电领域；由于常规模块化多电平换流器在构网场景下受半导体器件过流能力及储能容量的双重限制，扩容改造成本高；本发明专利技术公开了一种具有高倍载构网能力的轻型模块化多电平变换器拓扑及控制策略，通过提高模块化多电平变换器的电压调制度以减小高倍载构网支撑时变换器的桥臂电流，增强了无功支撑能力，并且配置了超容储能单元，提高了有功支撑能力，相较于已有的具备高调制度运行能力的拓扑，本发明专利技术所提出的拓扑有效实现了轻型化目标，减小了电容与开关器件数量，降低了构网扩容改造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柔性直流输配电领域，具体涉及一种具有高倍载构网能力的轻型模块化多电平变换器拓扑及控制策略。

技术介绍

1、随着电网系统的电力电子化渗透率大幅提升，系统电压和惯量支撑能力不足，传统同步发电机构建的稳定基础在下降，因此，对电力电子装备的构网能力提出了更高的要求。柔性直流作为新能源接入和区域电网柔性互联的关键技术，具备电压等级高、容量大等优势，但目前参与电网支撑调节的应用尚不多，制约因素之一在于模块化多电平变换器(modular multilevel converter,mmc)开关器件过载能力不足，扩容时具有造价高、体积大和重量重等弊端，因此，针对构网型mmc的轻型化需求迫切。

2、目前学者们已从改进控制策略和电路拓扑两方面进行了大量mmc轻型化的研究，改进控制策略方面主要为降容控制，利用二次谐波电流注入、三次谐波电压注入、过调制等方法可以减小电容电压纹波，降低对子模块电容值的要求；电路拓扑方面包括提出了桥臂交替型拓扑、桥臂单元接入两电平变换器的轻型拓扑与电流型mmc等拓扑，上述方法虽有不错的轻型化效果，但并提升换流器的高倍载过流能力本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有高倍载构网能力的轻型模块化多电平变换器拓扑及控制策略，其特征在于：在拓扑结构方面，该变换器包括相单元与直流侧超容储能单元两部分，相单元包含a、b、c三相，每相由上、中、下桥臂以及两个切换开关组成，其中上、下桥臂由全桥子模块级联而成，中桥臂由半桥子模块级联而成，切换开关由全控型开关器件反向串联而成，其中，上切换开关并联至上桥臂底部与交流侧出口处，下切换开关并联至下桥臂顶部与交流侧出口处，变换器交流侧出口经降压变压器连接至电网，直流侧超容储能部分由多个双向Buck-boost变换器接超级电容单元级联而成；在控制策略方面，包括相单元调制策略，切换开关状态切换控制策略与直流故障阻断控...

【技术特征摘要】

1.一种具有高倍载构网能力的轻型模块化多电平变换器拓扑及控制策略，其特征在于：在拓扑结构方面，该变换器包括相单元与直流侧超容储能单元两部分，相单元包含a、b、c三相，每相由上、中、下桥臂以及两个切换开关组成，其中上、下桥臂由全桥子模块级联而成，中桥臂由半桥子模块级联而成，切换开关由全控型开关器件反向串联而成，其中，上切换开关并联至上桥臂底部与交流侧出口处，下切换开关并联至下桥臂顶部与交流侧出口处，变换器交流侧出口经降压变压器连接至电网，直流侧超容储能部分由多个双向buck-boost变换器接超级电容单元级联而成；在控制策略方面，包括相单元调制策略，切换开关状态切换控制策略与直流故障阻断控制策略。

2.根据权利要求1所述的轻型模块化多电平变换器相单元调制策略，其特征在于：在交流相电压正半周时，上切换开关导通，下切换开关关断，中桥臂被划分为下等效桥臂参与调制，上桥臂单独调制；在交流相电压负半周时，上切换开关关断，下切换开关导通，中桥臂被划分为上等效桥臂参与调制，下桥臂单独调制；由于变换器的电压调制度大于1，因此在桥臂调制电压为负时需要时上/下桥臂部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：公铮，苏一锋，王瑞琦，孟子洋，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：