一种任意子模块数接入的直流变换器控制方法

本发明涉及直流变换器，特别涉及一种任意子模块数接入的直流变换器控制方法。

背景技术：

1、随着模块化多电平变换器(modular multilevel converter，mmc)的随之出现，通过高压直流输电链路能够更加有效地传输电力，随着海上风机继续往大容量方向发展，机端电压将升至10～20kvac，甚至40kvac，经风电变流器整流后，中压直流母线电压达到几十kv,对中压直流进行十倍升压后就可以进行高压直流传输，提升传输效率，然而，对直流-直流变换器性能要求逐渐提高，大多数dcdc变换器的拓扑概念不适用于hvdc应用。已提出的用于海上风电直接集输的非隔离mmc直流变换器，拓扑运行时，下桥臂每个周期只有一个子模块可以接入，下桥臂子模块开关频率升高，与上桥臂子模块互补存在上下桥臂需遵循相应的比例关系，存在子模块增加的局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种任意子模块数接入的直流变换器控制方法，以突破自耦变压器上下桥臂子模块运行时需成比例投入的局限。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种任意子模块数接入的直流变换器控制方法，所述任意子模块数接入的直流变换器包括：上桥臂模块和下桥臂模块；所述上桥臂模块包括多个串联的二极管半桥子模块，所述下桥臂模块包括多个串联的混合子模块；所述混合子模块包括串联的一个全桥子模块和两个半桥子模块；所述直流变换器控制方法包括：

4、基于pid调节生成占空比信号；

5、将所述占空比信号的调制波信号与具有移相角的载波信号进行比较，生成脉冲信号；

6、采用改进的冒泡排序算法对所述脉冲信号进行处理，生成新序列的脉冲信号；

7、通过所述新序列的脉冲信号对上桥臂模块和下桥臂模块中的各子模块进行投切控制；下桥臂模块中的全桥子模块输出负电压，半桥子模块输出正电压，正负电压相抵消。

8、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

9、本发明提供的任意子模块数接入的直流变换器控制方法，采用改进的冒泡排序算法对所述脉冲信号进行处理，生成新序列的脉冲信号；通过所述新序列的脉冲信号对上桥臂模块和下桥臂模块中的各子模块进行投切控制。通过控制下桥臂模块中的全桥子模块可输出“-1”电平的负电压特性，利用一正一负电压相抵消原理，可实现与下桥臂模块中的半桥子模块输出电压正负相抵，则可接入任意个数的子模块，突破了自耦变压器上下桥臂子模块运行时需成比例投入的局限，同时短路时利用全桥子模块的“-1”电平阶梯组合去抵消半桥子模块的输出总和，转换为桥臂输出电压为0，具有短路故障抑制能力。并且本发明实现了子模块的任意配置，调整更加灵活，更适用于适用于运维周期长、风电功率大幅度波动的海上风电场景。

技术特征：

1.一种任意子模块数接入的直流变换器控制方法，其特征在于，所述任意子模块数接入的直流变换器包括：上桥臂模块和下桥臂模块；所述上桥臂模块包括多个串联的二极管半桥子模块，所述下桥臂模块包括多个串联的混合子模块；所述混合子模块包括串联的一个全桥子模块和两个半桥子模块；所述直流变换器控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的任意子模块数接入的直流变换器控制方法，其特征在于，基于pid调节生成占空比信号，具体包括：

3.根据权利要求1所述的任意子模块数接入的直流变换器控制方法，其特征在于，所述钳位半桥子模块和所述半桥子模块输出正电平，全桥子模块输出为负电平。

4.根据权利要求1所述的任意子模块数接入的直流变换器控制方法，其特征在于，所述上桥臂模块和所述下桥臂模块的电压互补。

5.根据权利要求1所述的任意子模块数接入的直流变换器控制方法，其特征在于，所述二极管半桥子模块包括：开关管s1、二极管d1和电容c1，开关管s1和晶二极管d1串联后与电容c1并联。

6.根据权利要求1所述的任意子模块数接入的直流变换器控制方法，其特征在于，所述半桥子模块包括：开关管s2、开关管s3和电容c2，开关管s2和开关管s3串联后与电容c2并联。

7.根据权利要求1所述的任意子模块数接入的直流变换器控制方法，其特征在于，所述全桥子模块包括：开关管s4、开关管s5、开关管s6、开关管s7和电容c3，所述开关管s4和所述开关管s5串联，所述开关管s6和所述开关管s7串联；述开关管s4和所述开关管s5、所述开关管s6和所述开关管s7以及所述电容c3并联。

8.根据权利要求1所述的任意子模块数接入的直流变换器控制方法，其特征在于，当所述上桥臂模块包括b或b-a个二极管半桥子模块时，所述下桥臂模块包括0或a个混合子模块。

技术总结
本发明公开了一种任意子模块数接入的直流变换器控制方法，涉及直流变换器技术领域，任意子模块数接入的直流变换器包括：上桥臂模块和下桥臂模块；直流变换器控制方法包括：基于PID调节生成占空比信号；将占空比信号的调制波信号与具有移相角的载波信号进行比较，生成脉冲信号；采用改进的冒泡排序算法对脉冲信号进行处理，生成新序列的脉冲信号；通过新序列的脉冲信号对上桥臂模块和下桥臂模块中的各子模块进行投切控制。本发明通过控制下桥臂模块中的全桥子模块可输出“‑1”电平的负电压特性，利用一正一负电压相抵消原理，可实现与下桥臂模块中的半桥子模块输出电压正负相抵，突破了自耦变压器上下桥臂子模块运行时需成比例投入的局限。

技术研发人员：周荔丹,姚钢
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11