[发明专利]一种基于非线性电流算法的MMC电容均压方法

说明书

本发明引进了一种基于非线性电流控制的模块化多电平换流器电容电压均衡方法，包括步骤S1：子模块电容电压均衡计算环节，通过桥臂电流和开关函数求出单个周期内的子模块电容电压；步骤S2：实际子模块电容电压计算环节，在实际的MMC系统中，电容器电压不能完全相同。应考虑到均衡算法，数字控制系统的延迟和电压传感器的采样精度时，在步骤S1基础上加时间权数得到实际子模块电容电压。步骤S3：子模块电容电压差计算环节，子模块电容电压平衡的有效性可以通过比较最大电压和最小电压来量化，利用步骤S2所得到的子模块实际电容来计算子模块的电容电压的变化量。

技术领域

本发明专利涉及一种新型模块化多电平换流器子模块电容均压方法，属于电力技术领域。

背景技术

模块化多电平换流器(MMC)广泛应用于柔性高压直流输电，可以使大规模新能源顺利地注入电网系统，具有功率模块数量多、桥臂电流大等特性，但同时也有导致换流阀开关损耗高、开关器件散热困难的缺点。传统排序均压算法功率模块投切为随机过程，开关频率很高，难以满足实际工程需求。通过引进非线性电流控制技术(NLCC)改善了MMC的动态性能。然而，在使用NLCC算法后，子模块的电容电压不能很好地保持平衡。

发明内容

为实现模块化多电平换流器子模块电容电压的均衡控制，本发明在分析子模块开关电容电压平衡关系的基础上，提出了一种子模块电容电压平衡方法。开断电容的数量根据开关频率公式进行调整。

本发明提供了一种新型模块化多电平换流器子模块电容电压平衡方法，包括：

步骤S1：子模块电容电压均衡计算环节，通过桥臂电流和开关函数求出单个周期内的子模块电容电压；

步骤S2：实际子模块电容电压计算环节，在实际的MMC系统中，电容器电压不能完全相同。应考虑到均衡算法，数字控制系统的延迟和电压传感器的采样精度时，在步骤S1基础上加时间权数得到实际子模块电容电压。

步骤S3：子模块电容电压差计算环节，子模块电容电压平衡的有效性可以通过比较最大电压和最小电压来量化，利用步骤S2所得到的子模块实际电容来计算子模块的电容电压的变化量。

MMC系统处于数字控制之下。当运行稳定时，单个周期内的电容电压为

T_k≤t≤T_k+1；i_arm是桥臂电流；S_i是开关函数.当子模块电容为投入状态时,S_i为1；否则S_i为0。

△u_ci(T_k+1)为第T_k周期内第i子模块的电容电压的变化量；u_arm(0)为初始电容电压值。电容器电压的参数和工作特性如上面四个公式所示。开关性能取决于开关函数Si。因此，输入电容器的概率可以被认为是相等的

在实际的MMC系统中，电容器电压不能完全相同。当考虑到均衡算法，数字控制系统的延迟和电压传感器的采样精度时，子模块电容电压应该是

其中ε_ι是一个时间权数。为了改善电容器电压平衡，需要减少开关动作的次数。每个桥臂中的电容分为“输入”状态和“切断”状态。切换到“切断”状态的“输入”电容器的数量是△on；切换到“输入”状态的“切断”电容的数量是△off。

故有：