[发明专利]一种阶调式模块化多电平换流器及其控制方法

权利要求书

1.一种阶调式模块化多电平换流器的控制方法，所述阶调式模块化多电平换流器包括上桥臂和下桥臂，其特征在于，所述上桥臂和所述下桥臂均包括有串联连接的多个逆变单元，每个逆变单元包括有至少两个串联连接的子模块，每个逆变单元中的所有子模块中的电容容值均相等，不同逆变单元之间的子模块中的电容容值均不相等；

所述控制方法包括采用下述过程控制所述子模块的投切状态：

在调制波阶跃后，首先执行第一轮投切控制：若当前桥臂电压小于调制要求电压，正投入第一选定子模块组，且使得正投入所述第一选定子模块组后的桥臂电压大于所述调制要求电压；若当前桥臂电压大于所述调制要求电压，反投入第二选定子模块组，且使得反投入所述第二选定子模块组后的桥臂电压小于所述调制要求电压；

然后，执行第二轮投切控制：若第一轮投切控制后的实际桥臂电压小于所述调制要求电压，正投入第三选定子模块组或正、反投入第四选定子模块组，且使得正投入所述第三选定子模块组后或正、反投入所述第四选定子模块组后的桥臂电压等于所述调制要求电压；若第一轮投切控制后的实际桥臂电压大于所述调制要求电压，反投入第五选定子模块组或正、反投入第六选定子模块组，且使得反投入所述第五选定子模块组后或正、反投入所述第六选定子模块组后的桥臂电压等于所述调制要求电压；

所述正投入包括将子模块从切除状态变为正向投入状态或者从反向投入状态变为切除状态，所述反投入包括将子模块从正向投入状态变为切除状态或者从切除状态变为反向投入状态。

2.根据权利要求1所述的阶调式模块化多电平换流器的控制方法，其特征在于，在所述第一轮投切控制中，将所有所述逆变单元的子模块电容电压归算至同一量级，对归算后的所有子模块的电容电压进行大小排序，按照第一设定基准确定正投入所述第一选定子模块组，按照第二设定基准确定正投入所述第二选定子模块组；

所述第一设定基准包括：若桥臂电流为正向，归算后的电容电压小的子模块处于正向投入状态进行充电；若桥臂电流为反向，归算后的电容电压大的子模块处于正向投入状态进行放电；

所述第二设定基准包括：若桥臂电流为正向，归算后的电容电压大的子模块处于反向投入状态进行放电；若桥臂电流为反向，归算后的电容电压小的子模块处于反向投入状态进行充电。

3.根据权利要求2所述的阶调式模块化多电平换流器的控制方法，其特征在于，在所述第二轮投切控制中，将所有所述逆变单元的子模块电容电压归算至同一量级，对归算后的所有子模块的电容电压进行大小排序，按照所述第一设定基准、所述第二设定基准和第三设定基准确定正投入所述第三选定子模块组或正、反投入所述第四选定子模块组或反投入所述第五选定子模块或正、反投入所述第六选定子模块组；

所述第三设定基准包括：投入的子模块数量最多。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的阶调式模块化多电平换流器的控制方法，其特征在于，不同逆变单元之间的子模块的电容容值满足下述比例关系：

C₁：C₂：……：C_n=2^n-1: 2^n-2:……：1；

n为逆变单元的总个数，为不小于2的自然数。

5.一种阶调式模块化多电平换流器，包括上桥臂、下桥臂和子模块控制单元，其特征在于，所述上桥臂和所述下桥臂均包括有串联连接的多个逆变单元，每个逆变单元包括有至少两个串联连接的子模块，每个逆变单元中的所有子模块中的电容容值均相等，不同逆变单元之间的子模块中的电容容值均不相等；所述子模块控制单元采用上述权利要求1至3中任一项所述的控制方法控制所述子模块的投切状态。

6.根据权利要求5所述的阶调式模块化多电平换流器，其特征在于，不同逆变单元之间的子模块的电容容值满足下述比例关系：

C₁：C₂：……：C_n=2^n-1: 2^n-2:……：1；

n为逆变单元的总个数，为不小于2的自然数。

7.一种直流输电系统，包括换流站，其特征在于，所述换流站具有上述权利要求5或6所述的阶调式模块化多电平换流器。