[发明专利]稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法

说明书

本发明公开了一种稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法，包括根据混合型MMC桥臂电压调制波获得电压调制波的第一过零点、电压调制波的第二过零点、桥臂电流的第一过零点以及桥臂电流的第二过零点，并以桥臂电压调制波的第一过零点为起点确定周期终点；根据混合型MMC桥臂电压调制波、实际功率因数以及电压调制比分析两种子模块电容四个阶段电压波动情况，分析并判断子模块电容电压波动类型并计算子模块电容储能变化最大值；根据两种子模块电容额定电压、两种子模块电容储能变化最大值以及设计电容电压波动率获得两种子模块的电容设计值。本发明根据电容电压波动情况提出了全桥子模块和半桥子模块电容参数的量化获取方法。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更具体地，涉及稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法。

背景技术

模块化多电平变换器(MMC，Modular Multi-Level Converter)具有模块化程度高、容错能力强、交流侧谐波含量小等优势，具有广泛的应用范围，尤其在高压柔性直流输电领域，目前已成为柔性直流输电工程的首选换流器拓扑。

混合型模块化多电平变换器，同时含有半桥子模块与全桥子模块，拓扑结构如附图1所示，其中全桥子模块具有负电平输出能力。利用全桥子模块的负电平输出能力，混合型MMC可以实现直流故障穿越，同时在稳态时可以提高电压调制比，使其大于1，进而提升传输电压和传输容量。目前，针对混合型MMC的研究主要针对其在直流故障穿越方面的问题，在稳态负电平输出工况下鲜有研究，尤其是子模块电容的分析与设计。

目前针对电容电压波动机理的分析主要针对基于半桥子模块的MMC，现有方法从桥臂瞬时功率出发，分析输入桥臂的能量波动最大值，均分到每个子模块即为子模块电容储能波动最大值，进而根据子模块电容电压平均值及电容电压波动率要求计算出子模块电容参数。上述方法中假设了一个桥臂中所有子模块的电容电压波动均一致，但是在稳态负电平输出情况下，混合型MMC由于半桥子模块不具备负电平输出能力，因此两种子模块的投切过程会存在差异。所以，两种子模块中电容储能的变化有所不同，表现为子模块电容电压波动的不同。由于这种差异，应用于基于半桥子模块的MMC的子模块电容参数获取方法，不能直接应用于稳态负电平输出工况下的混合型MMC。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法，旨在解决现有技术在稳态下利用全桥子模块输出负电平从而使电压调制比大于1时，混合型MMC中子模块电容参数的设计问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种稳态负电平输出下混合型MMC子模块电容参数的获取方法，混合型MMC包括全桥子模块和半桥子模块，两种子模块电容电压均通过均衡策略控制，且稳态下全桥子模块可输出负电平，混合型MMC交流侧负载功率因数需不小于0.9，且电压调制比需小于2且大于1，包括：

根据混合型MMC桥臂电压调制波获得电压调制波的第一过零点t₁、电压调制波的第二过零点t₂、桥臂电流的第一过零点t₃以及桥臂电流的第二过零点t₄，并以桥臂电压调制波的第一过零点t₁为起点，确定周期终点t₅；并定义第一阶段为电压调制波的第一过零点t₁和电压调制波的第二过零点t₂之间时间段，第二阶段为电压调制波的第二过零点t₂和桥臂电流的第一过零点t₃之间时间段，第三阶段为桥臂电流的第一过零点t₃和桥臂电流的第二过零点t₄之间时间段，第四阶段为桥臂电流的第二过零点t₄和周期终点t₅之间时间段；