[发明专利]一种具有阻尼电阻的MMC的子模块控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种具有阻尼电阻的MMC的子模块控制方法及装置。其中该控制方法，包括如下步骤：获取MMC电容电压波动极值和电容电压参考值，将电容电压波动极值和电容电压参考值通过PI调节得到实际电容电压波动率，进而计算出电容电压波动阈值的上限、下限；将投入状态的子模块电容电压与电容电压波动阈值的上限、下限比较，确定超过上限和低于下限的子模块个数，根据桥臂电流的方向和当前时刻投入子模块变化量，采用新型子模块投切策略生成桥臂子模块驱动脉冲，控制桥臂各子模块的投入和切除。该方法实现了具有阻尼电阻的MMC的子模块电容电压波动范围的精准控制，而且可应用于运行试验系统中，对电容电压的波动范围实现定量控制。

技术领域

本发明涉及一种具有阻尼电阻的MMC的子模块控制方法及装置，属于直流输配电领域。

背景技术

模块化多电平换流器(MMC)作为一种有良好输出特性的电力电子结构，由于其模块化特征、良好的扩展性、较小的输出电压谐波等优点，已经广泛应用于直流输电工程中。考虑经济性，模块化多电平换流器一般采用半桥子模块结构，最大的缺陷在于当直流侧发生双极短路时，故障电流通过桥臂电抗、平波电抗及半桥子模块反并联二极管构成的回路续流，导致故障无法快速消除，使柔直阀承受巨大的短路冲击。

模块化多电平换流器桥臂增加阻尼电阻能够提升柔直阀直流故障的处理能力，具有快速衰减故障电流，降低故障恢复时间等优势。但是，由阻尼电阻构成的阻尼模块本身不输出电平，需要从相邻半桥子模块的电容取电，这就导致了同时给阻尼模块供电的半桥子模块损耗更大，而且存在半桥子模块的电容电压波动范围更大的问题(即比无阻尼模块的MMC的半桥子模块的电容电压波动范围大)。

半桥子模块(即子模块)的电容电压波动范围一直是MMC设计及其正常运行的重要参数。在系统参数一定的条件下，电容电压的波动范围主要受控制策略的影响，电容电压波动范围与子模块的平均开关频率呈现反比关系。降低电容电压波动范围需要较高的平均开关频率，则会导致系统损耗增加、降低电容使用寿命以及增加系统的运行成本，而电容电压波动范围较大会导致系统运行不稳定。

因此，针对具有阻尼电阻的MMC(以下简称MMC)，如何优化控制各子模块的电容电压波动范围和IGBT开关频率的大小，也是MMC研究中的重要问题。

现有控制方式为根据MMC桥臂电流方向以及需要导通的子模块个数，通过电容均压环节控制流经子模块电容的桥臂电流以及子模块导通、关断的时间，进而对子模块的电容电压波动范围和开关频率大小折中处理，达到稳定在规定值附近的目的。具体为：针对采用最近电平逼近调制策略的MMC，其电容均压算法主要为基于排序的电容均压控制理论，如加入保持因子排序的电容均压算法和增量式电容均压算法。增量式电容均压算法与之恰恰相反，以很大的电容电压波动换取了相对低很多的开关频率。采用仅增大保持因子的方法来降低开关频率，往往导致电容电压波动率不可控，且存在大量的无效子模块投切动作，增加处理器计算量和子模块投切次数。加入保持因子排序的电容均压算法引入了保持因子和电压阈值，通过调节参数可获得需求的开关频率或电压波动，但是理论上两者是不可调和，使用该类算法无法对电容电压波动范围进行精确控制。

而且，在MMC的阀组件运行型式试验系统中，为了验证阀组件的极端耐受能力，迫切需要定量控制阀组件子模块电容电压的波动范围，上述方法也无法满足该试验系统的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有阻尼电阻的MMC的子模块控制方法及装置，用于解决目前具有阻尼电阻的MMC的子模块在控制时存在的电容电压波动范围控制精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种具有阻尼电阻的MMC的子模块控制方法，包括以下步骤：

1)获取MMC电容电压波动极值和电容电压参考值，将电容电压波动极值和电容电压参考值通过PI调节得到实际电容电压波动率，根据得到的实际电容电压波动率计算电容电压波动阈值的上限、下限；