t+ △ t)与采集 值UCT ni (t+ Δ t)之间的误差值
[0041] 具体地，
[0042] 在PSCAD/EMTDC中搭建如图2所示的21电平单端MMC直流输电系统仿真模型图， 仿真参数如表1 ;
[0043] 表1仿真参数表
[0045] MMC系统中整流侧采用定有功功率和无功功率控制，控制的有功功率与无功功率 分别为10MW和3Mvar，调制策略采用最近电平逼近调制。
[0046] 在MMC系统和控制器启动时，对均压控制器内部的子模块电容电压值进行初始 化，所有子模块电容电压主要分为两种不同的情况：子模块未预充电、子模块已预充电至额 定值；当子模块未预充电时，则将均压控制器内部的所有子模块电容电压初始化为〇 ;当子 模块已预充电至额定值时，则将均压控制器内部的所有子模块电容电压初始化为子模块额 定值2. OkV。
[0047] 采集模块化多电平换流器每一相的桥臂电流，利用电容的电压电流关系进行差分 化，获得所有子模块每个控制周期At的电容电压变化值Al4(t);
[0048] 电容的电压电流关系为：
[0050] 公式⑴中，C为子模块电容的电容值；Ujt)为t时刻子模块的电容电压；i(t)为 t时刻流经子模块的电流；
[0051] 将公式（1)进行差分化得到：
[0053] 公式⑵中，C为子模块电容的电容值；U。(t_ △ t)为t_ △ t时刻子模块的电容电 压；i。(t_ △ t)为t-△ t时刻流经子模块的电流；
[0054] 由于桥臂中子模块是串联的且电容值C相等，因此桥臂中流入投入子模块的桥臂 电流都是相等的；即对于同一桥臂投入的每个子模块之间，公式（2)中ijt)相等，且公式 (2)中Ut-At)相等；因此，根据公式⑵可以得到所有子模块每个控制周期At的电容 电压变化值Al4(t)。
[0055] 将所有子模块的电容电压叠加电容电压变化值Al4(t)，修正均压控 制器内部所有子模块的电容电压(t)，得到t+ △ t时刻各个子模块的电容电压U&_ i(t+At) ;t+At时亥lj各个子模块的电容电压值Uctr-i(t+At)的计算公式为：
[0056] Uctr i (t+ Δ t) = Uctr i (t) +FPn (t) * Δ Uc (t) (3)
[0057] 公式⑶中，FPu(t)表示子模块电容的投入状态；当子模块电容投入时，FPu(t) =1 ;当子模块未投入时，FPjt) = 0。
[0058] 通过公式⑶即可获得t+At时刻各个子模块的电容电压值，而无需从MMC系统 中实时采集所有子模块的电容电压，从而减少了采集电容电压在控制周期中占用的时间。
[0059] 采集k个电容电压，k为正整数且k = 0. 25N，N为单个桥臂上子模块总数，k个电 容电压中包含一个投入子模块的电容电压UCT ni (t+ Δ t);以图2所搭建系统中A相上桥臂为 例，若米集的少量的电容电压为5个，每个桥臂子模块个数为N = 20个，子模块电容电压因 此也对应为20个，桥臂中子模块编号为1到20。
[0060] 若该投入子模块为第m个子模块，m为正整数，则读取均压控制器内部存储的第m 个子模块的电容电压I4& ni(t+ △ t)，进而获得均压控制器内部存储的第m个子模块的电容 电压 Uctr-Jt+At)与采集值 Ucr-Jt+At)之间的误差值 AUcd(t+At)，SP :AUcd(t+At)= uctr-m (t+ Δ t) -Ucr-m (t+ Δ t) 〇
[0061] 利用误差值Δ 1^(^+Δ t)修正t+Δ t时刻各个子模块的电容电压(t+Δ t); 当 i = m 时，(t+ Δ t)修正为 Ucr_m (t+ Δ t);当 i 乒 m 时，(t+ Δ t)修正为Ucr_m (t+ Δ t) 与Al^Jt+At)的差值；对均压控制器内部所有子模块的电容电压排序，选择对应子模块 进行投入，实现模块化多电平换流器均压控制。
[0062] 通过实时采集的任一个投入子模块的电容电压，来修正由于均压控制器运算产生 的累积误差，从而保证子模块的均压控制效果不受累积误差影响。
[0063] 针对实施例中搭建的21电平单端MMC直流输电系统仿真模型，利用本发明所提出 的模块化多电平换流器均压控制方法进行均压控制，所得到的A相上桥臂电容电压波形图 如图3所示；由图3可以看出：子模块电容电压波动量在额定值的8 %以下，控制效果良好； 子模块电容电压的实时采集量明显减少，从而避免了实际均压控制应用中大量子模块电容 电压的实时采集，既能够减少采集电容电压在控制周期中占用的时间，又能够保证子模块 的均压控制效果不受影响，为降低实际均压控制中的数据通信量、提高工程效率提供一种 切实可行的解决途径。
[0064] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权力要求的保护范围 为准。
【主权项】
1. 一种模块化多电平换流器均压控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 根据模块化多电平换流器启动时子模块是否预充电的不同情况，初始化均压控制器 内部的所有子模块的电容电压值；当子模块未充电时，将均压控制器内部的所有子模块的 电容电压初始化为O;当子模块已预充电至额定值时，将均压控制器内部的所有子模块的 电容电压初始化为额定值化ref; 2) 采集模块化多电平换流器每一相的桥臂电流，利用电容的电压电流关系进行差分 化，获得所有子模块每个控制周期At的电容电压变化值AUt(t);将所有子模块的电容电 压化叠加电容电压变化值A化(t)，修正均压控制器内部所有子模块的电容电压Uctr_ 1 (t)，得到t+At时刻各个子模块的电容电压化(t+At); 3) 采集k个电容电压，k为正整数且k= 0. 25N，N为单个桥臂上子模块总数，k个电容 电压中包含一个投入子模块的电容电压U"m(t+At);若该投入子模块为第m个子模块，m 为正整数，则读取均压控制器内部存储的第m个子模块的电容电压Uttfm(t+At)，进而获得 均压控制器内部存储的第m个子模块的电容电压化hm(t+At)与采集值U"m(t+At)之间 的误差值AIUt+At); 4) 利用误差值AUtd(t+At)修正t+At时刻各个子模块的电容电压Uthi(t+At);当 i=m时，(t+At)修正为Ucr_m(t+At);当i声m时，(t+At)修正为Ucr_m(t+At) 与AUtd(t+At)的差值对均压控制器内部所有子模块的电容电压排序，选择对应子模块 进行投入，实现模块化多电平换流器均压控制。2. 根据权利要求1所述一种模块化多电平换流器均压控制方法，其特征在于，所述电 容的电压电流关系为：(1) 公式（1)中，C为子模块电容的电容值化(t)为t时刻子模块的电容电压；i(t)为t时刻流经子模块的电流。3. 根据权利要求1所述一种模块化多电平换流器均压控制方法，其特征在于，所述电 容电压变化值A化(t)的计算公式为：^2) 公式（2)中，C为子模块电容的电容值化(t-At)为t-At时刻子模块的电容电压；ic(t-At)为t-At时刻流经子模块的电流。4. 根据权利要求1所述一种模块化多电平换流器均压控制方法，其特征在于，所述 t+At时刻各个子模块的电容电压值IUi(t+At)的计算公式为： Uctri(t+At) =Uctri(t)+FPii(t) *AU。(t) (3) 公式（3)中，FPii(t)表示子模块电容的投入状态；当子模块电容投入时，FPii(t) = 1 ; 当子模块未投入时，FPii(t) =0。
【专利摘要】本发明公开了属于电容电压控制技术领域的一种模块化多电平换流器均压控制方法。初始化均压控制器内部的所有子模块的电容电压值；采集模块化多电平换流器每一相的桥臂电流，利用电容的电压电流关系进行差分化，获得所有子模块每个控制周期的电容电压变化值，修正均压控制器内部所有子模块的电容电压；通过采集少量电容电压，获得均压控制器内部电容电压存储值与电容电压采集值之间的误差，再次修正均压控制器内部所有子模块的电容电压。通过采集桥臂电流和少量电容电压实现模块化多电平换流器的均压控制，能够避免大量子模块电容电压的实时采集、保证均压控制效果，为降低实际均压控制中的数据通信量、提高工程效率提供一种切实可行的解决途径。
【IPC分类】H02M7/483
【公开号】CN105375801
【申请号】CN201510736687
【发明人】郭琦, 王嘉钰, 林雪华, 李岩, 刘崇茹
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 华北电力大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月30日