[发明专利]一种优化开关频率的模块化多电平换流器子模块均压方法

说明书

本发明公开了一种优化开关频率的模块化多电平换流器子模块均压方法，包括如下步骤：将桥臂的n个子模块平均分组，每组中含有2个子模块；确定各组的编号为k，k＝1，2，3……n/2，确定需要导通的子模块个数为n_on，n_on＝n/2×Q+R；将需要导通的子模块平均分配到各组；按照各组内子模块的电压和U_k的大小进行排序，设定允许的组间电压最大差值为△U_max；△U_max的存在使各组子模块电压偏差较小时，保持子模块的触发脉冲可保持不变。同时结合引入保持因子，使此次投切的子模块在下一次仍能尽可能的保持现在的状态。三种方式相结合，在子模块电容电压均衡的同时，减小子模块的开关频率，从而降低开关损耗，达到更好的效果。

技术领域

本发明涉及换流器领域，特别涉及到一种优化开关频率的模块化多电平换流器子模块均压方法。

背景技术

模块化多电平换流器(MMC)广泛应用于直流输电工程中，每个换流器桥臂有多个子模块，每个子模块有一个电容，这些电容互不干扰。换流器工作时，无法对子模块不断充放电过程进行精确控制，加上运行损耗等问题，会造成各子模块电容间出现电压不平衡现象，造成换流器的运行异常。只有保持子模块电容电压的均衡稳定换流器才能正常运行。但是现有的均压方法会导致较高的开关频率，增大损耗。目前均压方法主要有以下四种：

方法一：引入模块间最大电压偏差量允许值：设定一个前提条件，使桥臂上各子模块之间的电压偏差不大时，无需对排序结果进行调整，这样就减小了同一开关器件不必要的反复投切，从而降低器件的开关频率。然而，采用这种方法当模块间最大电压偏差量允许值较大时，虽然开关频率低，但参与排序的子模块数目并没有显著减少；当模块间最大电压偏差量允许值较小时，开关频率又很高，从而造成较高的开关损耗。

方法二：在电容电压额定值附近设定一组电压上、下限，将平衡控制的重点放在电容电压越限的子模块上，对越限的子模块要重新排序。然而，采用这种方法电容电压额定值的上、下限值的大小与开关频率密切联系，上、下限值的不准确取值，会加大电容电压的波动性。

方法三：根据桥臂电流的方向，在子模块电容电压实际值基础上增加或减去一个偏移量，这样子模块电压有小的变化时，子模块可以继续保持原来的通断状态。然而，采用这种方法偏移量大大小也和开关频率联系很大，偏移量的不准确设定，在降低开关频率的同时，也会明显增强电容电压的波动性，对系统稳定性有一定的影响。

方法四：通过引入保持因子使子模块具有一定的保持原来投切状态的能力，以降低开关器件的开关频率。然而，采用这种方法引入保持因子，子模块虽然具有一定的保持原来投切状态的能力，但保持因子的大小与电容电压的波动性紧密联系，在保证系统稳定性的情况下，想要降低系统开关损耗，仅仅引入保持因子是不够的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种优化开关频率的模块化多电平换流器子模块均压方法，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种优化开关频率的模块化多电平换流器子模块均压方法，包括如下步骤：

(1)设桥臂有n个子模块；

(2)将桥臂的n个子模块平均分组，每组中含有2个子模块；

(3)确定各组的编号为k，k＝1，2，3……n/2，确定需要导通的子模块个数为n_on，n_on＝n/2×Q+R，其中Q为桥臂需要导通的子模块数与组数n/2相除所得的商，R为余数；将需要导通的子模块平均分配到各组；

(4)按照各组内子模块的电压和U_k的大小进行排序，设定允许的组间电压最大差值为△U_max；