级联多电平换流器的环流抑制方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及级联多电平换流器的环流抑制方法与 系统。
【背景技术】
[0002] 与采用晶闸管的常规直流输电技术相比，采用全控型电力电子开关的柔性直流输 电技术便于构成多端直流输电，可向无源网络系统供电，特别适合于新能源发电并网。与2 级或者3级电压源换流器相比，级联多电平换流器通过工作电压水平较低的子模块相互级 联，可有效避免电力电子开关器件的串联问题。
[0003] -般级联多电平换流器包括单个相单元（如单相级联多电平换流器）或多个并联 的相单元（如三相环流级联多电平换流器），每个相单元都包括上桥臂和下桥臂，每个桥臂 由一个桥臂串联电感和若干个子模块级联而成。级联多电平换流器的拓扑结构所带来的特 殊问题，并对其正常运行带来不利影响：1)环流增大桥臂电流的有效值，增大流过子模块 功率器件的电流有效值，加剧功率器件的有功损耗；2)环流加剧子模块电压波动的幅度， 在规定电压波动范围的条件下，环流增大子模块电容值，增加换流器的成本投资。因此，在 实际工程中，需要考虑环流抑制问题。
[0004] 从当前的应用来看，环流抑制技术大多采用基于负序2倍频旋转坐标变换的环流 抑制控制器，该控制器利用内部环流以2倍频分量为主的特点，利用负序2倍频旋转坐标变 换，将三相换流器的负序2倍频环流转换为2个直流分量，然后利用比例积分控制器对其加 以抑制。该控制器的主要问题是仅能应用于三相换流器中，在交流系统不对称的情况下，该 控制器的控制效果不好，即无法实现良好的环流抑制效果。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对目前级联多电平换流器的环流抑制方法无法针对任意桥臂数 的级联多电平换流器实现良好的环流抑制问题，提供一种级联多电平换流器的环流抑制方 法与系统，实现对任意桥臂数的级联多电平换流器良好的环流抑制效果。
[0006] -种级联多电平换流器的环流抑制方法，以所述级联多电平换流器中任意单个相 单元为研究对象，所述级联多电平换流器的环流抑制方法包括步骤：
[0007] 获取相单元中上桥臂电流和下桥臂电流，计算所述上桥臂电流与所述下桥臂电流 的平均值，获得所述相单元的内部环流；
[0008] 计算所述内部环流的正交分量；
[0009] 对所述相单元的内部环流和所述内部环流的正交分量组成的矩阵进行坐标变换 Tsa，获得所述相单元的内部环流的d轴分量和q轴分量，其中，所述Tsa为坐标变换矩阵；
[0010] 将预设的环流d轴分量的参考值减去所述相单元的内部环流的d轴分量，获得第 一误差信号，对所述第一误差信号进行信号处理，获得附加控制信号的d轴参考值，将预设 的环流q轴分量的参考值减去所述相单元的内部环流的q轴分量，获得第二误差信号，所述 第二误差信号进行所述信号处理，获得附加控制信号的q轴参考值；
[0011] 对所述附加控制信号的d轴参考值和所述附加控制信号的q轴参考值进行坐标 反变换Tiys，获得所述相单元用于环流抑制的附加控制信号，其中，所述1；/；3为坐标反变换矩 阵；
[0012] 获取电网中直流母线的电压值和所述级联多电平换流器的交流侧输出电压参考 值，将所述直流母线的电压值的一半加上所述用于环流抑制的附加控制信号，并减去所述 级联多电平换流器的交流侧输出电压参考值，获得所述相单元上桥臂电压的参考值，将所 述的电压值的一半加上所述用于环流抑制的附加控制信号，并加上所述级联多电平换流器 的交流侧输出电压参考值，获得所述相单元下桥臂电压的参考值；
[0013] 根据所述相单元上桥臂电压的参考值和所述相单元下桥臂电压的参考值，生成所 述相单元上桥臂的触发脉冲和下桥臂的触发脉冲，控制所述相单元中各个子模块电力电子 开关的开通与关断，以使所述级联多电平换流器中各个桥臂的实际输出电压值与桥臂的参 考电压值相同。
[0014] -种级联多电平换流器的环流抑制系统，以所述级联多电平换流器中任意单个相 单元为研究对象，所述级联多电平换流器的环流抑制系统包括：
[0015] 内部环流计算模块，用于获取相单元中上桥臂电流和下桥臂电流，计算所述上桥 臂电流与所述下桥臂电流的平均值，获得所述相单元的内部环流；
[0016] 正交分量计算模块，用于计算所述内部环流的正交分量；
[0017] 坐标变换模块，用于对所述相单元的内部环流和所述内部环流的正交分量组成的 矩阵进行坐标变换TsA，获得所述相单元的内部环流的d轴分量和q轴分量，其中，所述Τ'# 为坐标变换矩阵；
[0018] 处理模块，用于将预设的环流d轴分量的参考值减去所述相单元的内部环流的d 轴分量，获得第一误差信号，对所述第一误差信号进行信号处理，获得附加控制信号的d轴 参考值，将预设的环流q轴分量的参考值减去所述相单元的内部环流的q轴分量，获得第二 误差信号，所述第二误差信号进行所述信号处理，获得附加控制信号的q轴参考值；
[0019] 坐标反变换模块，用于对所述附加控制信号的d轴参考值和所述附加控制信号的 q轴参考值进行坐标反变换Tl7s，获得所述相单元用于环流抑制的附加控制信号，其中，所述 Tiys为坐标反变换矩阵；
[0020] 桥臂电压参考值获取模块，用于获取电网中直流母线的电压值和所述级联多电平 换流器的交流侧输出电压参考值，将所述直流母线的电压值的一半加上所述用于环流抑制 的附加控制信号，并减去所述级联多电平换流器的交流侧输出电压参考值，获得所述相单 元上桥臂电压的参考值，将所述的电压值的一半加上所述用于环流抑制的附加控制信号， 并加上所述级联多电平换流器的交流侧输出电压参考值，获得所述相单元下桥臂电压的参 考值；
[0021] 控制模块，用于根据所述相单元上桥臂电压的参考值和所述相单元下桥臂电压的 参考值，生成所述相单元上桥臂的触发脉冲和下桥臂的触发脉冲，控制所述相单元中各个 子模块电力电子开关的开通与关断，以使所述级联多电平换流器中各个桥臂的实际输出电 压值与桥臂的参考电压值相同。
[0022] 本发明级联多电平换流器的环流抑制方法与系统，以所述级联多电平换流器中任 意单个相单元为研究对象，获取相单元中上桥臂电流和下桥臂电流，并计算相单元的内部 环流，再计算内部环流的正交分量，对内部环流及其正交分量进行坐标变换，获得内部环流 的d轴分量和q轴分量，对内部环流的d轴分量和q轴分量分别进行信号处理，获得附加控 制信号的d轴参考值以及q轴参考值，对附加控制信号的d轴参考值以及q轴参考值进行坐 标反变换，获得用于环流抑制的附加控制信号，再计算相单元上、下桥臂电压的参考值，生 成上桥臂的触发脉冲和下桥臂的触发脉冲，控制各个子模块电力电子开关的开通与关断， 以使各个桥臂的实际输出电压与桥臂参考电压值相同，实现对任意桥臂数的级联多电平换 流器良好的环流抑制效果。
【附图说明】
[0023] 图1为级联多电平换流器的基本结构示意图；
[0024] 图2为本发明级联多电平换流器的环流抑制方法第一个实施例的流程示意图；
[0025] 图3为本发明级联多电平换流器的环流抑制方法第二个实施例的流程示意图；
[0026] 图4为本发明级联多电平换流器的环流抑制系统第一个实施例的结构示意图；
[0027] 图5为本发明级联多电平换流器的环流抑制系统第二个实施例的结构示意图；
[0028] 图6为未采用本发明级联多电平换