[发明专利]基于变分类频率的多电平储能变流器结温平衡控制方法

说明书

基于变分类频率的多电平储能变流器结温平衡控制方法，步骤如下：S1、实时监测各个桥臂电流isubgt;jk/subgt;、各个桥臂内模块i开关信号Ssubgt;jk_i/subgt;、各个桥臂内模块i电容电压usubgt;cjk_i/subgt;、各个桥臂内模块i的散热片温度Tsubgt;hjk_i/subgt;；S2、由监测得到的桥臂电流isubgt;jk/subgt;，开关信号Ssubgt;jk_i/subgt;，电容电压usubgt;cjk_i/subgt;，根据功率器件的损耗表达式得到各个桥臂的功率损耗Psubgt;loss/subgt;_subgt;jk/subgt;；S3、利用各个桥臂开关器件的损耗Psubgt;loss_jk/subgt;，各个桥臂的散热片温度Tsubgt;hjk/subgt;和结温表达式，计算各个桥臂的结温Tsubgt;jk/subgt;；S4、将桥臂结温中的最小值设定为参考值Tsubgt;ref/subgt;，通过调节各个桥臂中电容电压平衡控制的分类频率fsubgt;jk_s/subgt;。本申请无需改变多电平储能变流器子模块拓扑结构或调制策略，对多电平储能变流器输出电压波形质量影响小且控制逻辑设计简单易于实施。

技术领域

本发明属于储能变流器的技术领域，尤其涉及基于变分类频率的多电平储能变流器结温平衡控制方法。

背景技术

随着化石能源短缺和气候环境的恶化，新能源发电得到了学术界和工业界的广泛的关注。新能源发电的具有间歇性和随机性等特点，因此新能源并网运行会对对电网安全性和电能质量等多方面造成冲击和影响。采用储能与新能源并网相配合，使新能源的输出功率趋于平稳，降低对电网的冲击，是抑制新能源发电功率间歇性和随机性的重要手段。

多电平变流器采用了模块化结构，因其具有输出特性好、结构调节灵活及可实现冗余控制等优点，是目前储能变流器中广泛应用的拓扑。

由于多电平变流器的桥臂中含有多个模块，各个模块都有可能发生故障。故障模块旁路后，多电平变流器的六个桥臂之间就出现了结温不平衡。其中故障桥臂中剩余模块的结温会增加，如果不对故障桥臂的模块结温进行控制，将会导致模块发热增加、故障概率增加，进而导致多电平变流器的发生更大规模的故障，最终系统运行崩溃。因此，根据降低故障桥臂模块和健康桥臂模块中功率器件的结温差异对多电平储能变流器的可靠运行意义重大。

针对多电平储能变流器模块故障下的桥臂间结温差异降低问题，常规方法通过采用优化多电平储能变流器模块的拓扑结构、控制模块电容电压的大小或者改进调制策略的方法，使得多电平储能变流器桥臂间结温差异减小，但上述方法会使得多电平储能变流器硬件成本增加、软件实现复杂度增加等问题，还会引起变流器输出电流的电能质量变差的问题，限制了上述方法在实际中的应用。

发明内容

为解决背景技术中的不足，为此，本发明提出了基于变分类频率的多电平储能变流器结温平衡控制方法，具体方案如下：

基于变分类频率的多电平储能变流器结温平衡控制方法，所述方法使用的多电平储能变流器模块的结构为：每个桥臂包括串联的n个拓扑结构相同的子模块SM、一个桥臂电感Ls、电阻R；子模块SM为半桥结构，由两个二极管D1、D2，两个IGBT功率开关T1、T2以及一个直流电容Ci组成，所述二极管D1和二极管D2分别对应反向并联在IGBT功率开关T1、T2的开关端，所述IGBT功率开关T1、T2的受控端连接信号S_{jk_i},IGBT功率开关T1、T2的串联点处输入信号i_jk,两个外接端通过电容C连接；

所述方法步骤如下：

S1、实时监测各个桥臂电流i_jk、各个桥臂内模块i开关信号S_{jk_i}、各个桥臂内模块i电容电压u_{cjk_i}、各个桥臂内模块i的散热片温度T_{hjk_i}；其中j＝a,b,c；k＝u,l，i＝1,2,…,n；