[发明专利]一种基于MMC结构的配电网用多端变比可调直流变压器拓扑及其控制方法

权利要求书

1.一种基于MMC结构的配电网用多端变比可调直流变压器拓扑，其特征在于，包括k个低压侧MMC和一个高压侧MMC；k个低压侧MMC的直流侧分别连接各直流电网，交流侧并联后连接至交流变压器，经高压侧MMC整流后连接高压侧直流电网，其中，k≥2；每个低压侧MMC与交流变压器之间分别连接有一等效电感L_eq。

2.根据权利要求1所述的一种基于MMC结构的配电网用多端变比可调直流变压器拓扑，其特征在于，低压侧MMC和高压侧MMC的每个桥臂上的子模块为半桥模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于MMC结构的配电网用多端变比可调直流变压器拓扑，其特征在于，所述低压侧MMC和高压侧MMC均采用四桥臂MMC，四个桥臂组成对称的全H桥结构，且全H桥结构的上下桥臂交叉形成两组回路，其中同一个MMC中每个桥臂均由若干个相同数量的半桥MMC子模块级联而成。

4.根据权利要求1所述的一种基于MMC结构的配电网用多端变比可调直流变压器拓扑，其特征在于，所述交流变压器的变比为1:1。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于MMC结构的配电网用多端变比可调直流变压器拓扑的控制方法，其特征在于，MMC有交叉的四个桥臂，每个桥臂上有n个子模块，控制方法具体包括以下步骤：

步骤1)设定低压侧MMC的交流侧电压值U_ac，根据各低压侧MMC直流侧电压U_dc，计算其交流侧电压U_ac与直流侧电压U_dc的比值，其中，第一桥臂和第四桥臂为第一对交叉桥臂，第二桥臂和第四桥臂为第二对交叉桥臂，通过下式确定当前MMC第一对交叉桥臂导通的模数s和第二对交叉桥臂导通的模块数m：

式中：U_va为当前低压侧MMC第一、二桥臂引出点的电平，U_vb为当前低压侧MMC第三、四桥臂引出点的电平；

步骤2)由信号发生器产生周期为T的方波信号及两个相反的子模块驱动信号1和2，其中，驱动信号1用以投入子模块，驱动信号2用以切除子模块；

步骤3)将步骤2)的两个驱动信号送入各半桥子模块，根据采集的各模块的电压，进行升序排序，根据排序结果，按照步骤1)计算得到的每个MMC的m和s值开通对应数量的子模块，使各低压侧MMC的交流侧电压相等；

步骤4)根据各低压侧MMC需要输出的功率，计算各自的移相角δ，使等效电感L_eq两端交流方波相位差为δ传递功率。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，当方波信号为高电平时，第一对交叉的桥臂中电压最小的s个半桥子模块输入驱动波形1，余下的n-s个半桥子模块输入驱动波形2，第二对交叉的桥臂中电压最小的m个半桥子模块输入驱动波形1，余下的n-m个半桥子模块输入驱动波形2；

当方波信号为低电平时，第一对交叉的桥臂中电压最小的n-m个半桥子模块输入驱动波形1，余下的m个半桥子模块输入驱动波形2；第二对交叉的桥臂中电压最小的n-s个半桥子模块输入驱动波形1，余下的s个半桥子模块输入驱动波形2。