[发明专利]模块化级联多电平变换器及其系统控制器和控制方法

说明书

本发明提供一种模块化级联多电平变换器及其系统控制器和控制方法，当三个相电路的全部单元中存在故障单元且故障单元被旁路时，通过向三个相电路中的各个正常运行单元注入合适的零序电流值，将三个相电路中各个正常运行单元的有功功率调节至相同，进而避免了发生单元故障后长期运行将导致不同相单元寿命差异的问题。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种模块化级联多电平变换器。

背景技术

模块化级联多电平变换器已经广泛应用于新能源发电、无功补偿、电机调速、柔性直流输电等领域。图1所示为一种模块化级联多电平变换器，它由多个隔离型DC/DC变换器和级联模块构成；所有隔离型DC/DC变换器的一侧并联，构成一个公共直流母线；每个隔离型DC/DC变换器的另一侧分别连接各自对应的一个级联模块的直流侧；多个级联模块的交流侧级联，构成一相的电网连接端；三相的电网连接端以三角形连接并网。

现有技术中，模块化级联多电平变换器中的所有单元(包括相互连接的隔离型DC/DC变换器和级联模块)正常条件下都参与系统运行，而当某一个单元发生故障之后，系统将旁路掉故障单元，然后继续正常工作。

显然，上述方案在系统发生单元故障之后，其三相之间的运行单元数目是不相等的，相应的系统控制策略也需要变换；然而此时三相功率相同，就将造成不同相的单元所需承担的功率不同，导致散热需求不一致，尤其是隔离型DC/DC变换器工作频率较高，随着时间的积累，势必会造成不同相之间单元的寿命状态不一致，不利于系统整体维护。

发明内容

本发明提供一种模块化级联多电平变换器，以解决现有技术中发生单元故障后长期运行将导致不同相单元寿命差异的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种模块化级联多电平变换器的控制方法，所述模块化级联多电平变换器包括：三个以三角形接法并网的相电路；

所述相电路包括：滤波模块和多个单元；所述相电路中各个单元的交流侧级联，且级联的一端通过所述滤波模块与电网相连，级联的另一端直接与电网相连；三个相电路中全部单元的直流侧并联；所述模块化级联多电平变换器的控制方法包括：

在三个相电路的全部单元中存在故障单元且故障单元被旁路的情况下，根据系统三相功率、电网信息及三个相电路中正常运行单元的数量，计算得到各个正常运行单元均需要注入的零序电流值，作为零序电流参考值，以使三个相电路中各个正常运行单元的有功功率相同；

根据所述零序电流参考值、三个相电路的电流检测值、三个相电路的正序电流调制电压及三个相电路中正常运行单元的数量，计算得到三个相电路中各个正常运行单元的调制电压并下发至对应相电路的各个正常运行单元。

优选的，根据系统三相功率、电网信息及三个相电路中正常运行单元的数量，计算得到各个正常运行单元均需要注入的零序电流值，作为零序电流参考值，包括：

根据系统三相功率、电网信息及三个相电路中正常运行单元的数量，通过公式计算得到各个正常运行单元均需要注入的零序电流值的有效值I₀和初始相位角θ；

根据电网信息、零序电流值的有效值I₀和初始相位角θ，通过公式计算得到零序电流值i₀，并将零序电流值i₀作为零序电流参考值i₀^*；

其中，ω为所述电网信息中的电网基波角频率，P_T为所述系统三相功率，NA为A相相电路中正常运行单元的数量，NB为B相相电路中正常运行单元的数量，NC为C相相电路中正常运行单元的数量，U_g为所述电网信息中的电网电压有效值。