一种模块化多电平换流器的控制方法_2

文档序号:9633419阅读:来源:国知局
其它模块组;
[004引3.扣将Ngbel。消化为二进制数,记为低位到高位的每一化分别与 下桥臂模块组的第1至第N个模块组一一对应;根据中的每一位数值,对各模块组进 行W下控制:
[004引 3. 3. 1)当N"gbei。度少有2位是1时,导通N。。齡。冲等于1的位对应的模块组,关 断其它模块组(包括中等于0的位对应的模块组,W及第N+1个模块组);
[0047] 3. 3.。当N。。^?中各位全等于0时,关断下桥臂所有模块组;
[004引3. 3.如当N。。^胃只有1位等于1时,其它各位都等于0时,设等于1的位为第i位,并设该相下桥臂电流的测量值为i。^?;
[004引若igbei?方向为SM充电方向,即igbei"^〉0,则采用如下进行均压控制:
[0050] (a)若Uasbew/Nabel?〉Usm且i〉l,则导通第1组到第i-1组和第N+1个模块组,关断 其它模块组(即第i至第N个模块组);
[00川 化)若Uasbew/Nabel?〉Usm且i= 1,则导通第N+1组模块组,关断其它模块组(即第 1至第N个模块组);
[005引(C) Uasb6w/Nab6l"^《Usm,则导通第i组模块组,并关断其它模块组;
[005引若方向为SM放电方向,即igbel"^<0,则采用如下方式进行均压控制:
[0054] (a)若Uasbew/Nabel。刈Sm且i〉l,则导通第1组到第i-1组和第N+1个模块组,关断 其它模块组(即第i至第N个模块组);
[005引化)若Uasbew/Nabel。刈Sm且i=1,则导通第N+1组模块组,关断其它模块组(即第 1至第N个模块组);
[005引(C) Uasbew/Nabel?> U sm,则导通第i组模块组,并关断其它模块组。
[0057] 通过W上均压控制过程保持组件子模块电压的平均值保持均衡。
[005引所述步骤2. 4)中,比例系数Kp= 1,积分系数K1=100。
[0059] 作为本发明的一种实施例,所述N取值为3,电感值L为2. 8mH,电容值C为2800地, 直流侧电压Ud。为800V,SM子模块参考电压U 100V。
[0060] 本发明将桥臂的2^个子模块按照2 °,21,22. .. 2^ 1,1分成N+1个模块组,工作中每 组组内子模块状态保持一致,即同时导通或者关断。每组只配置一个电压传感器,用于测量 该组电压值。根据运种结构设计了稳压控制方法、电压记录方法、调制方法和均压控制方 法。稳压控制采用PI调节器稳定各相所有子模块的电容电压之和;电压记录方法用来保存 各模块组的电压值;调制方法用来确定个模块组的通断状态;均压控制用来保持组件子模 块电压的平均值保持均衡。该控制策略采用子模块组分组的控制方式,大量减少MMC系统 中所需的电压互感器,进而减小系统硬件复杂度和降低MMC的成本,具有良好的工程应用 价值。
[0061] 本发明的有益效果是:1)减少了电压互感器;2)大幅度降低系统的成本。
【附图说明】
[0062] 图1模块化多电平换流器结构示意图;
[0063] 图2 A相上桥臂子模块分组示意图;
[0064] 图3 A相均压控制框图;
[0065] 图4第3模块组导通与切除示意图;图4(a)为第3模块组导通示意图;图4(b)为 第3模块组切除示意图;
[0066] 图5是A相各组子模块电压。其中图5(a)是上桥臂各组子模块电压,图5(b)是 下桥臂各组子模块电压;
[0067] 图6A相输出相电压。
【具体实施方式】
[0068] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,W下结合 附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本 发明,并不用于限定本发明。
[0069]图1是模块化多电平换流器拓扑结构图,由=相桥臂构成。每相含上下两桥臂,每 桥臂含2^个相同的子模块和一滤波电感L。子模块由两个IGBT和一个储能电容组成。
[0070]图2是A相上桥臂子模块分组的示意图。本实施实例中,N取值为3,电感值L为 2. 8恤,电容值C为2800地,直流侧电压Ud。为800V,SM子模块参考电压U 100V。按照模 块分组的方式,是将皆=8)个的SM子模块分成N+1个模块组,第I组包含2 °个SM子 模块,第2组包含21个SM子模块,第3组包含2 2个SM子模块,第4组包含1个SM子模块。 因此,桥臂子模块分成4组,各组子模块数依次为1,2,4,1。B、C相类似。
[0071]图3是A相稳压控制框图。假设A相上桥臂从第一个模块组到第N+1个模块组的 电压测量值分别为1]。。。4。A相下桥臂从第一个模块组到第N+1个模块组的 电压测量值分别为则A相各导通的模块组电压之和U。为:
[007引假设测量时刻共有K个子模块导通,则稳压控制描述为:
[0074] Uarefl= (Usm-Ua/K)(Kp+Ki/s)
[007引其中,Kp= 1,K 1= 100, S是积分因子,UgWi是稳压控制的输出;
[0076] 假设MMC变流器需要输出的电压为在本实施实例中取值为 400sin (100 JT t),t是时间变量,从MMC导通运行时刻开始计时。则MMC变流器的调制电压 Uaref为:U a"f= U arefl+Ua"f2;
[0077] A相上下桥臂导通个数N。。。和N分别为:
[007引 Naup= round (扣 dc/2-Uaref) /U J
[007引 Nabel冊=round (扣 dc/2+Uaref) /U J
[0080] 其中,round0是四舍五入函数;
[0081]将N。。。转化为二进制数得到N "3up;N。。。。从低位到高位的每一化与上桥臂模块组的 第1组到第N组分别一一对应;
[008引当N。。。。至少有2位是1时,如果N。。。。的某一位是1,则导通相应的模块组;下桥臂 的调制过程类似;
[008引 B、C相调制过程与A相类似。
[0084] 图4是第3模块组导通与切除示意图。工作中每组组内子模块状态一致,即同时 导通与关断。当该组子模块导通时,保存该模块组的电压测量值,直到下一次该模块组导通 后更新该记录值;对A相上桥臂第i组模块,设其电压记录值为Uggupi;对A相下桥臂第i组 模块,电压记录值为1^。1。"。
[0085] 当N。。。。只有第i位是1,其它各位都是0时,对该位所对应的模块组进行均压控制; 假设A相上桥臂电流的测量值为i。。。,并且i。。。方向为SM充电方向,即1。。。〉0,则采用如下进 行均压控制:
[008引 (3)若11。,。。1/\。。〉1],。且1〉1,则导通第1至第1-1个模块组和第壯1个模块组,关 断其它模块组(即第i至第N个模块组);
[0087]化)若11。5。。1/\。。〉1]5。且1 = 1,则导通第壯1组模块组,关断其它模块组(即第1至 第N个模块组);
[008引 (C)若lUpi/Naup《U ,m,则导通第i组模块组,并关断其它模块组;
[008引假设A相上桥臂电流的测量值为i。。。,并且i。。。方向为SM放电方向,即i。。。<0,则采 用如下方式进行均压控制:
[0090] (a)若lUpi/N。。。化m且i〉l,则导通第1组到第i-1组和第N+1个模块组,关断其 它模块组(即第i至第N个模块组);
[0091] (b)若Uasupi/Naup<Usm且i=I,则导通第N+1组模块组,关断其它模块组(即第I至 第N个模块组);
[009引(C)若lUpi/Naup>U,m,则导通第i组模块组,并关断其它模块组;
[009引A相下桥臂均压控制方法类似巧、C均压控制方法与A相均压控制方法类似。
[0094] 图5是A相各组子模块电压。其中图5(a)是上桥臂各组子模块电压,图5(b)是 下桥臂各组子模块电压。从图中可W看出,上桥臂的各个子模块电容电压稳定在100V,纹波 为1. 5V,符合工程要求。运也证明了本发明提出的均压控制策略的有效性。
[0095] 图6是A相输出电压,输出电压基波幅值400V,总谐波含量为4. 4%,纹波为3V,满 足工程要求,证明本发明提出的控制策略的有效性。
【主权项】
1. 一种模块化多电平换流器的控制方法,其特征在于, 所述模块化多电平换流器采用三相六桥臂拓扑结构,每相包括上、下两个桥臂,每个桥 臂由2~个SM子模块和1个电感L串联而成,上、下桥臂连接点引出相线;三条相线接入公 共电网;N为整数,,V=|_ (丨O
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