[发明专利]一种三端口九边形模块化多电平变换器的环流抑制方法

说明书

本发明涉及电力电子变换器技术，具体涉及一种三端口九边形模块化多电平变换器的环流抑制方法，该变换器包含九个桥臂、三个三相交流端口；将H桥逆变模块的充电电流作为九边形模块化多电平变换器的环流模型，该抑制方法通过补偿无功环流在电感产生的压降从而抑制环流中的低频分量；包括以下步骤：端口功率控制、端口电流控制、桥臂间均压控制、环流控制和桥臂内均压控制。该方法提出了环流模型，以分析环流的成分与电流应力提升的原因，并提出了环流抑制控制，降低电流应力，从而实现了三个交流系统的互联，在提高了系统集成度的同时，器件的电流应力随之提升。

技术领域

本发明属于电力电子变换器技术领域，特别涉及一种三端口九边形模块化多电平变换器的环流抑制方法。

背景技术

目前环状模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)主要包含两种拓扑：六边形MMC与九边形MMC。较其他多端口变换器，环状MMC具有器件复用率高、良好的低频特性的优势，可应用于中高压电机驱动、新能源与就地消纳与海上风电汇集的场景。但随着拓扑器件复用度的提升，会造成单个开关器件电流应力的提升，并给器件选型带来了困难。增大桥臂电感可以抑制环状MMC桥臂上的环流，但会增加系统的体积与成本。相对而言，通过环流控制的研究降低电流应力更为经济。但目前未有文献对环状MMC环流进行深入研究，需要参考经典MMC环流理论。

经典MMC的模块化与冗余设计易于实现，广泛地应用于中高压场景，例如VSC-HVDC。但拓扑模块化的结构会产生桥臂间环流。MMC环流是叠加在桥臂上的电流，会影响系统的稳定、缩短装置的寿命。因此，具有相似拓扑与环流特性的环状MMC，研究其环流以降低电流应力具有重要意义的。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种三端口九边形模块化多电平变换器的环流模型，用以分析当九边形模块化多电平变换器实现两个低频系统与工频系统互联的低频分量导致桥臂电流提升的环流抑制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种三端口九边形模块化多电平变换器的环流抑制方法，该变换器包括两个低频风电系统、第一交流端口、第二交流端口和第三交流端口，九个首尾相连桥臂的九边形结构，每个桥臂包含n个H桥逆变模块和1个电感，n为≥1的正整数；九边形结构的九个顶点按顺时针依次为R、W、X、S、U、Y、T、V、Z，其中XYZ为第一交流端口，RST为第二交流端口，UVW为第三交流端口，第一交流端口与交流电网相连，第二交流端口、第三交流端口分别与两个低频风电系统相连；第一交流端口、第二交流端口、第三交流端口通过桥臂的H桥逆变模块进行有功和无功功率的交换，桥臂电流包括端口电流与环流，环流作为载体给H桥逆变模块提供充电电流；将H桥逆变模块的充电电流作为九边形模块化多电平变换器的环流模型，九边形模块化多电平变换器环流包括有功环流与无功环流，有功环流为端口间功率传输的介质；无功环流使桥臂电流应力提升，且在桥臂电感上形成压降；该抑制方法通过补偿无功环流在电感产生的压降从而抑制环流中的低频分量；包括以下步骤：

步骤1、端口功率控制：实现三个端口的有功功率平衡；采集各子模块电容电压并取平均值v_{dc_ave}与给定电容电压参考值v_{dc_ref}，采用PI控制器实现平均值收敛，作为端口功率控制前端；端口功率控制输出第一交流端口的电流幅值指令；