一种制造技术

本发明专利技术涉及

【技术实现步骤摘要】
一种MMC换流阀桥臂子模块个数优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及
MMC
换流阀设计
，尤其涉及一种
MMC
换流阀桥臂子模块个数优化方法及系统
。

技术介绍

[0002]模块化多电平换流器
(Modular Multilevel Converter,MMC)
拓扑自提出以来，一直受到学术界和工业界的广泛关注，现有大部分柔性直流输电工程均采用该拓扑，在中压柔性直流配电领域也主要采用该拓扑实现交直流变换
。
[0003]目前
MMC
主要采用联接变压器接入交流系统，联接变压器的作用主要有：使换流器输出的交流电压与电网电压相匹配；作为连接阻抗的一部分；在发生不对称故障时阻隔零序电流
。
但是联接变压器占地较大，省去联接变压器可显著降低设备占地和体积，对于提高设备功率密度有重要意义
。
[0004]针对无联接变压器
MMC
方案存在的零序分量传递问题，已有方案中采用能够输出负电平的全桥子模块来平抑直流电压波动，避免零序传递至非故障侧
。
但是额外采用的桥臂子模块将显著增加子模块的数量，这就会降低
MMC
换流阀的功率密度，也不利于提高设备的紧凑程度
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种
MMC
换流阀桥臂子模块个数优化方法及系统，解决了采用的桥臂子模块将显著增加子模块的数量，这就会降低/>MMC
换流阀的功率密度，也不利于提高设备的紧凑程度的技术问题
。
[0006]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种
MMC
换流阀桥臂子模块个数优化方法，包括以下步骤：
[0007]根据无联接变压器
MMC
换流阀的电气参数计算三相桥臂电流；
[0008]基于交直流功率平衡关系，根据所述三相桥臂电流确定直流电压的最小值；
[0009]根据所述直流电压的最小值和桥臂子模块的额定电压的比值确定
MMC
换流阀的全桥子模块的个数；
[0010]根据预先获取的
MMC
换流阀的相对地电压最大值
、
所述直流电压的最小值以及所述桥臂子模块的额定电压确定
MMC
换流阀的半桥子模块的个数；
[0011]根据
MMC
换流阀的全桥子模块的个数和
MMC
换流阀的半桥子模块的个数确定
MMC
换流阀的桥臂子模块
。
[0012]优选地，根据无联接变压器
MMC
换流阀的电气参数计算三相桥臂电流的步骤具体包括：
[0013]根据无联接变压器
MMC
换流阀的电气参数通过下式计算三相桥臂电流为：
[0014][0015]式中，
i
pnj
表示
j
相桥臂电流，
i
j
表示
j
相交流电流，
j
表示相别，
j
＝
a,b,c
，
[0016]I
dc
表示交流电流，
I
j
表示
j
相交流电流幅值，
ω
表示角频率，
θ
表示相角，
t
表示时间
。
[0017]优选地，基于交直流功率平衡关系，根据所述三相桥臂电流确定直流电压的最小值的步骤具体包括：
[0018]根据所述三相桥臂电流确定过零点的条件为：
[0019][0020]根据交直流功率平衡关系确定所述三相桥臂电流的取值范围为：
[0021][0022]式中，
U
j
表示
j
相交流电压幅值，
U
dc
表示直流电压；
[0023]其中，交直流功率平衡关系表示为：
[0024][0025]根据所述三相桥臂电流的取值范围确定直流电压的的取值范围为：
[0026][0027]根据所述直流电压的的取值范围确定直流电压的最小值为
[0028]优选地，根据所述直流电压的最小值和桥臂子模块的额定电压的比值确定
MMC
换流阀的全桥子模块的个数的步骤具体包括：
[0029]根据所述直流电压的最小值和桥臂子模块的额定电压的比值通过下式确定
MMC
换流阀的全桥子模块的个数为：
[0030][0031]式中，
N
H
表示
MMC
换流阀的全桥子模块的个数，
U
sm
为桥臂子模块的额定电压，
k
表示直流电压的裕度系数
。
[0032]优选地，本方法还包括：
[0033]以单相接地故障电压最大为条件，对所述无联接变压器
MMC
换流阀进行单相接地故障仿真计算，得到
MMC
换流阀的相对地电压最大值
。
[0034]优选地，根据预先获取的
MMC
换流阀的相对地电压最大值
、
所述直流电压的最小值以及所述桥臂子模块的额定电压确定
MMC
换流阀的半桥子模块的个数的步骤具体包括：
[0035]根据预先获取的
MMC
换流阀的相对地电压最大值
、
所述直流电压的最小值以及所述桥臂子模块的额定电压通过下式计算
MMC
换流阀的半桥子模块的个数为：
[0036][0037]式中，
N
F
表示
MMC
换流阀的半桥子模块的个数，表示相对地电压最大值
。
[0038]第二方面，本专利技术还提供了一种
MMC
换流阀桥臂子模块个数优化系统，包括：
[0039]桥臂电流计算模块，用于根据无联接变压器
MMC
换流阀的电气参数计算三相桥臂
电流；
[0040]直流电压确定模块，用于基于交直流功率平衡关系，根据所述三相桥臂电流确定直流电压的最小值；
[0041]全桥子模块个数计算模块，用于根据所述直流电压的最小值和桥臂子模块的额定电压的比值确定
MMC
换流阀的全桥子模块的个数；
[0042]半桥子模块个数计算模块，用于根据预先获取的
MMC
换流阀的相对地电压最大值
、
所述直流电压的最小值以及所述桥臂子模块的额定电压确定
MMC
换流阀的半桥子模块的个数；
[0043]桥臂子模块个数计算模块，用于根据
MMC
换流阀的全桥子模块的个数和
MMC
换流阀的半桥子模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
MMC
换流阀桥臂子模块个数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：根据无联接变压器
MMC
换流阀的电气参数计算三相桥臂电流；基于交直流功率平衡关系，根据所述三相桥臂电流确定直流电压的最小值；根据所述直流电压的最小值和桥臂子模块的额定电压的比值确定
MMC
换流阀的全桥子模块的个数；根据预先获取的
MMC
换流阀的相对地电压最大值
、
所述直流电压的最小值以及所述桥臂子模块的额定电压确定
MMC
换流阀的半桥子模块的个数；根据
MMC
换流阀的全桥子模块的个数和
MMC
换流阀的半桥子模块的个数确定
MMC
换流阀的桥臂子模块
。2.
根据权利要求1所述的
MMC
换流阀桥臂子模块个数优化方法，其特征在于，根据无联接变压器
MMC
换流阀的电气参数计算三相桥臂电流的步骤具体包括：根据无联接变压器
MMC
换流阀的电气参数通过下式计算三相桥臂电流为：式中，
i
pnj
表示
j
相桥臂电流，
i
j
表示
j
相交流电流，
j
表示相别，
j
＝
a,b,c
，
I
dc
表示交流电流，
I
j
表示
j
相交流电流幅值，
ω
表示角频率，
θ
表示相角，
t
表示时间
。3.
根据权利要求2所述的
MMC
换流阀桥臂子模块个数优化方法，其特征在于，基于交直流功率平衡关系，根据所述三相桥臂电流确定直流电压的最小值的步骤具体包括：根据所述三相桥臂电流确定过零点的条件为：根据交直流功率平衡关系确定所述三相桥臂电流的取值范围为：式中，
U
j
表示
j
相交流电压幅值，
U
dc
表示直流电压；其中，交直流功率平衡关系表示为：根据所述三相桥臂电流的取值范围确定直流电压的的取值范围为：根据所述直流电压的的取值范围确定直流电压的最小值为
4.
根据权利要求3所述的
MMC
换流阀桥臂子模块个数优化方法，其特征在于，根据所述直流电压的最小值和桥臂子模块的额定电压的比值确定
MMC
换流阀的全桥子模块的个数的步骤具体包括：根据所述直流电压的最小值和桥臂子模块的额定电压的比值通过下式确定

【专利技术属性】
技术研发人员：杨锐雄，陈勇，陈建福，唐捷，李振聪，刘尧，吴宏远，裴星宇，程旭，李建标，廖雁群，曹健，幸旭彬，喻松涛，李巍巍，陈夏，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：