[发明专利]一种基于MMC分布式控制结构的电容电压分组回传方法

说明书

本发明公开了一种基于MMC分布式控制结构的具有滤波功能的电容电压分组轮循回传方法。在每个回传时刻仅一个地方控制器组向中央控制器回传所采集的本地子模块电容电压信息，所有的地方控制器以分组轮循的方式依次等间隔地回传所采集的本地子模块电容电压信息；并且合理地设置子模块电容电压轮循回传方法的回传频率，实现对相平均电容电压的滤波。采用本发明方法，可以有效地解决MMC分布式控制系统中通信负担大的问题，并且所提子模块电容电压轮循回传方法的滤波功能可以取代相平均电容电压控制环中的低通滤波环节，能够减小因低通滤波环节而引入的控制延时。

技术领域

本发明涉及高压直流输电领域，尤其是针对MMC分布式控制结构。

背景技术

目前，在中高压应用领域(例如高压直流输电、中压电机驱动)，模块化多电平变流器 (Modular Multilevel Converter，MMC)因其灵活性、可扩展性、高可靠性等众多特点已成为最有前景的拓扑之一。由于控制器的控制能力限制，采用单个控制器的MMC集中式控制结构只能负担子模块(Sub-module，SM)个数较少的MMC的控制任务，对于含有大量子模块的MMC系统，却无能为力。集中式控制结构大大地限制了MMC的灵活性和扩展性。

为了解决集中式控制结构的缺点，使之能够维持MMC系统灵活性和扩展性的分布式控制结构近年来逐渐受到国内外研究者的重视。一般的分布式控制结构可以概括为“一主多从”式控制结构，由三部分构成：中央控制器、通信网络、多个地方控制器。其中，中央控制器执行输出电流控制、环流控制、相平均电容电压控制；地方控制器执行子模块电容电压的均衡控制，中央控制器和地方控制器之间的数据传输依靠通信网络实现。由于中央控制器中相平均电容电压控制的执行需要获知一相所有子模块的电容电压，而电容电压的采集在地方控制器完成，进而需要地方控制器实时向中央控制器回传所有的子模块电容电压，尤其当子模块个数很大时，这将造成巨大的通信负担。所以减小MMC分布式控制系统中的通信负担问题是一项非常有意义的工作。此外，为了避免相平均电容电压中的交流纹波对其他控制目标的干扰，通常在相平均电容电压控制环中添加一个低通滤波环节来滤除交流纹波，但低通滤波环节增大了相平均电容电压控制环的延时，致使控制环的稳定裕度降低。

发明内容

鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是：设计一种新的电容电压回传方法解决 MMC分布式控制系统中通信负担大的问题，并利用所提子模块电容电压轮循回传方法的滤波功能，代替相平均电容电压控制环的低通滤波环节，以减小因低通滤波环节而引入的控制延时。

MMC分布式控制结构仍采用现有的技术结构。如附图1所示，包括三部分：中央控制器，通信网络和2N个位于每个子模块(SM)的地方控制器(地方控制器1～N位于上桥臂，地方控制器N+1～2N位于下桥臂)。其中，中央控制器执行桥臂电流i_u和i_l的采样、输出电流控制、环流控制和相平均电容电压控制；各个地方控制器执行本地子模块电容电压的采样、均衡控制、以及PWM信号的产生；中央控制器和地方控制器之间的协同控制以及信息交换依靠通信网络来实现。

为实现发明目的，本发明采用如下的技术手段进行控制子模块电容电压的回传：