[发明专利]一种扩大混合型MMC运行区域的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于多电平电力电子变换器技术领域，更具体地，涉及一种扩大混合型MMC运行区域的控制方法。

背景技术

相对传统的两电平及三电平换流器，模块化多电平换流器容易实现更高电压等级及更高功率等级的应用，且其已成为高压直流输电换流器的首选拓扑。直流短路故障处理能力是高压直流输电领域必须要面对的问题。在众多具备直流短路故障处理能力的换流器拓扑之中，桥臂中半桥和全桥子模块个数满足1:1的混合型模块化多电平换流器具备较低的运行成本及较高的运行效率。目前，该拓扑已受到国内高压直流输电换流阀产品制造商的青睐。为进一步增加功率器件的利用率，混合型MMC还可以通过增加桥臂中全桥子模块的个数使之运行于高交流电压运行场合。此外，混合型MMC应具备一定的低直流电压运行能力以避免极端天气下直流电压的闪络。

当混合型MMC运行于高调制比场合下时，桥臂中的全桥子模块需要输出负电平，在一个基频周期内，同桥臂的半桥子模块会持续充电(放电)，而全桥子模块会持续放电(充电)，半桥子模块中电容电压持续上升而全桥子模块持续下降或者半桥子模块中电容电压持续上升而全桥子模块持续下降，导致混合型MMC无法正常运行，进而导致混合型MMC运行区域小的技术问题。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供了一种扩大混合型MMC运行区域的控制方法，旨在解决由于混合型MMC中半桥子模块持续充电(放电)及全桥子模块持续放电(充电)导致混合型MMC无法正常运行，进而导致混合型MMC运行区域小的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种扩大混合型MMC运行区域的控制方法，混合型MMC的每个桥臂均包含多个全桥子模块和多个半桥子模块，包括以下步骤：

(1)实时检测各相各桥臂中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压；

(2)判断各相各桥臂中半桥子模块的电容电压和全桥子模块的电容电压之差是否大于电压阈值，若是，则进入步骤(3)；否则继续执行步骤(1)；

(3)通过将第j相正弦波电流指令、混合型MMC交流侧实时检测到的第j相环流以及混合型MMC直流侧电流经过比例谐振控制得到第j相的第一附加电压v_j1；

通过将第j相二倍频环流指令、混合型MMC交流侧实时检测到的第j相环流以及混合型MMC直流侧电流经过比例谐振控制得到的第j相第二附加电压v_j2；

通过将第j相三倍频环流指令与混合型MMC直流侧电流经过谐振控制得到第j相的第三附加电压v_j3；

通过将第j相二倍频谐波指令与混合型MMC交流侧电流经过比例谐振控制得到第j相的第四附加电压v_j4；

通过将第j相上桥臂电容电压与第j相下桥臂电容电压经过比例控制得到第j相的第五附加电压v_j5；

通过控制j相桥臂全桥子模块和半桥子模块导通数量，使j相上桥臂输出电压满足使j相下桥臂输出电压满足并让j遍历其取值；通过在上下桥臂上增加第一附加电压至第五附加电压，改变各相上、下桥臂电流幅值和相位，实现增加半桥子模块的充、放电面积，进而扩大混合型MMC运行区域；

其中，v_dc为混合型MMC直流侧端口电压，e_j为混合型MMC交流侧输出的第j相内电势，j＝a,b,c，a,b,c分别表示A,B,C三相；v_j1为第j相的第一附加电压；v_j2为第j相的第二附加电压；v_j3为第j相的第三附加电压；v_j4为第j相的第四附加电压；v_j5为第j相的第五附加电压。

优选地，所述步骤(3)中各相第j相正弦波电流指令的相位与各相混合型MMC交流侧输出第j相内电势的相位相差90度，且各相第j相正弦波电流指令的频率为50Hz；

若混合型MMC运行于整流器，则各相第j相正弦波电流指令的幅值满足加入第一附加电压和第二附加电压后的桥臂电流最大值大于交流侧电流幅值的0.15倍，若混合型MMC运行于逆变器，则各相第j相正弦波电流指令的幅值满足加入第一附加电压和第二附加电压后的桥臂电流最小值小于交流侧电流幅值的负0.15倍。

优选地，所述步骤(3)中根据如下步骤获得第j相的第一附加电压：

将混合型MMC交流侧实时检测到的第j相环流以及1/3的混合型MMC直流侧电流值的差值作为环流中的高次分量；