模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法技术

本发明专利技术提供了一种模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，根据相电压指令计算上下桥臂的开通子模块数量；根据桥臂电流方向和子模块电压大小对子模块进行排序；计算不同补偿电平下的桥臂内部电流预测方程；计算桥臂内部电流的参考值；确定各桥臂需投入子模块数量；根据最优代价方程值对应的补偿电平，确认投入子模块的序号；对被选择投入的子模块，给出上开关管导通、下开关管关断的触发指令；对其余子模块，给出上开关管关断、下开关管导通的触发指令。本发明专利技术可以使模块化多电平桥臂整体能量维持恒定，从而进一步减小子模块电压波动。

Energy balance control method for modular multilevel converter bridge arm

The present invention provides a modular multilevel converter bridge arm energy balance control method, according to the number of sub module opening phase voltage command calculation under the bridge arm; sorted according to the bridge arm current direction and sub module voltage sub module; calculation of bridge arm current compensation level under different internal prediction equation; calculation of bridge arm the internal current reference value; determining each bridge arm required to put the number of sub modules; according to the optimal value of the compensation level corresponding to the price equation, confirm the input module of serial number; selected input module, the switch tube conduction and switch off the trigger instruction; on the remaining sub module are given on the switch off and switch turn-on trigger instruction. The invention can keep the whole energy of the modularized multilevel bridge arm constant, thereby further reducing the voltage fluctuation of the small module.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变流器控制领域，具体地，涉及一种模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法。
技术介绍
模块化多电平变流器高压直流输电系统(ModularMultilevelConverterHighVoltageDirectCurrentTransmission，MMC-HVDC)因其具有良好的电能传输质量、灵活的功率调节能力及结构简单、易于拓展等特性，在海上风电等可再生新能源发电并网和长距离柔性直流输电场合得到广泛应用。MMC因其采用模块化子模块拓扑结构，相比传统的两电平电压源型变流器，须在运行时额外考虑子模块电容均压控制，已有方法通常考虑单个子模块电压均衡控制，而未考虑桥臂整体能量的均衡。经过检索，尚未发现对模块化电平变流器桥臂能量的均衡控制方法。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：在某一时刻t，根据模块化多电平变流器的相电压参考值分别计算下一时刻t+Ts上下桥臂需要开通子模块的数量；步骤2：根据桥臂电流方向和子模块电压大小对子模块进行排序；步骤3：建立不同补偿电平下的桥臂内部电流预测方程，计算桥臂内部电流的参考值；步骤4：构建代价方程，计算上下桥臂开通数量不同的子模块时对应的代价方程值；步骤5：利用代价方程值最小时对应的上下桥臂开通子模块的数量值，选择对应的子模块作为投入子模块；并发布触发指令控制投入子模块以及其余子模块的开断；步骤6：每隔采样时间Ts，重复步骤1至步骤5；当模块化多电平变流器关闭时，结束。优选地，所述步骤1包括：根据模块化多电平变流器，简称MMC，根据模块化多电平变流器的相电压参考值分别计算上下桥臂需要开通子模块的数量；计算公式如下：Npj*=round(12(Vdc-2*vj*(t+Ts))/Vc*);]]>Nnj*=round(12(Vdc+2*vj*(t+Ts))/Vc*);]]>式中，表示在t+Ts时刻MMC相电压的参考值，下标j＝a,b,c，表示对应的相序，表示上桥臂开通子模块数量，表示上桥臂开通子模块数量，Vdc表示输入的直流电压，表示子模块电压参考值，Ts为采样间隔，round()表示四舍五入取整函数。优选地，所述步骤2包括：当上桥臂的电流ipj(t)大于0(方向为正)，则将上桥臂子模块根据子模块电压大小升序排列；当下桥臂的电流inj(t)大于0(方向为正)，则将下桥臂子模块根据子模块电压大小升序排列；当上桥臂的电流ipj(t)小于0(方向为负)，则将上桥臂子模块根据子模块电压大小降序排列；当下桥臂的电流inj(t)小于0(方向为负)，则将下桥臂子模块根据子模块电压大小降序排列；其中，排列后上桥臂的第i个子模块电压值记为：Vcpj(i)；排列后下桥臂的第i个子模块电压值记为：Vcnj(i)；将上桥臂重新排列后的子模块的序号存入数组indexpj(i)，将下桥臂重新排列后的子模块的序号存入数组indexnj(i)，其中且i的范围为[1,2,…,N]，N为各相桥臂拥有的子模块数量。优选地，所述步骤3包括：步骤3.1：构建不同补偿电平下桥臂内部电流的预测方程，方程式如下：idiffj(t+Ts)=1Lb+RbTs{Lbidiffj(t)+Ts[Vdc-Σi=1Npj*+kVcpj(i)-Σi=1Nnj*+kVcnj(i)]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在某一时刻t，根据模块化多电平变流器的相电压参考值分别计算下一时刻t+Ts上下桥臂需要开通子模块的数量；步骤2：根据桥臂电流方向和子模块电压大小对子模块进行排序；步骤3：建立不同补偿电平下的桥臂内部电流预测方程，计算桥臂内部电流的参考值；步骤4：构建代价方程，计算上下桥臂开通数量不同的子模块时对应的代价方程值；步骤5：利用代价方程值最小时对应的上下桥臂开通子模块的数量值，选择对应的子模块作为投入子模块；并发布触发指令控制投入子模块以及其余子模块的开断；步骤6：每隔采样时间Ts，重复步骤1至步骤5；当模块化多电平变流器关闭时，结束。

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，包括如下步
骤：
步骤1：在某一时刻t，根据模块化多电平变流器的相电压参考值分别计算下一
时刻t+Ts上下桥臂需要开通子模块的数量；
步骤2：根据桥臂电流方向和子模块电压大小对子模块进行排序；
步骤3：建立不同补偿电平下的桥臂内部电流预测方程，计算桥臂内部电流的
参考值；
步骤4：构建代价方程，计算上下桥臂开通数量不同的子模块时对应的代价方
程值；
步骤5：利用代价方程值最小时对应的上下桥臂开通子模块的数量值，选择对
应的子模块作为投入子模块；并发布触发指令控制投入子模块以及其余子模块的开断；
步骤6：每隔采样时间Ts，重复步骤1至步骤5；当模块化多电平变流器关闭时，
结束。
2.根据权利要求1所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征
在于，所述步骤1包括：
根据模块化多电平变流器，即MMC，的相电压参考值分别计算上下桥臂需要开
通子模块的数量；计算公式如下：
Npj*=round(12(rdc-2*vj*(t+Ts))/Vc*);]]>Nnj*=round(12(Vdc+2*vj*(t+Ts))/Vc*);]]>式中，表示在t+Ts时刻MMC相电压的参考值，下标j＝a,b,c，表示对应
的相序，表示上桥臂开通子模块数量，表示上桥臂开通子模块数量，Vdc表示
输入的直流电压，表示子...

【专利技术属性】
技术研发人员：林环城，王志新，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31