[发明专利]一种基于谐振滤波电路的模块化多电平换流器低频控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化多电平换流器的控制方法，特别是一种基于谐振滤波电路的模块化多电平换流器在低频运行下的控制方法。

背景技术

由于具有模块化易扩展、输出电压畸变率低、公共直流母线、无需工频变压器等优点，模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)自21世纪初被Rainer Marquardt等人提出以来，在柔性直流输电、电能质量治理以及新能源发电等领域得到广泛的应用。MMC分布式储能电容的特殊结构，使得各相子模块电容必须承受本相功率的变化，不可避免地引起子模块电容电压的波动，从而造成MMC在中高压变频调速等领域的应用受到限制。

附图1为基于谐振滤波电路的MMC结构图，与无谐振滤波电路的MMC相比，上、下桥臂交流输出端增加了LC滤波电路，起到二倍频滤波的作用。

根据附图2，电容电压波动的本质是电容上流过交流电流，使得电容反复吸收与释放能量，造成自身电压的波动，用公式表示如下：

uC=1C∫t0t0+T/2iCdt]]>

上式中，u_c为子模块电容电压，C为子模块电容值，设流经电容电流为i_C＝I_msinωt，ω为电流基波角频率，则电容电压波动为

uC=-ImωC[cosω(t0+T/2)-cosωt0]]]>

可知，电容电压波动的峰-峰值为

uCmax=2ImωC]]>

可以看出，电容电压的波动与流经电容的电流的幅值成正比、频率成反比。当流经电容的电流幅值相同时，频率越低，其产生的电压波动也越大，所以MMC运行在较低频率时，存在以下三个问题需要解决：

(1)模块电容电压波动大小跟系统运行基波频率成反比，与传输功率成正比，当运行频率较低或功率较大时，电容电压可能超过其耐压限值，引发系统故障。

(2)模块电容电压的波动会由调制反映在输出电压中，造成输出电压的畸变，含有较大的3、5、7等奇次谐波。

(3)上、下桥臂的模块电容电压的波动通过调制反映在各相直流侧上，在各相桥臂上产生很大的二倍频环流，进一步增大了电容电压的波动。