本发明专利技术公开一种三相串联型模块化多电平换流器控制方法，包括：根据设定的换流器参数以及电压电流的正负零序结果，计算得到二倍频谐波电压给定值。基于二倍频谐波电压给定值对子模块输出电压中的二倍频谐波电压的控制，生成二倍频谐波电压控制信号。将二倍频谐波电压控制信号，注入调制波中，以实现对二倍频谐波电压的控制。本方法在降低换流器体积重量的同时并不会影响整体换流器输出电压电流的能力以及原本的有功无功运行区间。
1、模块化多电平类换流器由于其模块化、可实现较大电平数目输出、具有公共直流母线等优势，是高压直流输电领域的关键性设备。三相串联模块化多电平换流器(sc-mmc)作为一种模块化多电平类换流器，是传统三相并联型模块化多电平换流器(mmc)的对偶结构，其性能与mmc类似，是高压直流输电换流器的可选方案之一。三相串联模块化多电平换流器的各相桥臂由子模块串联构成，其为单相结构，在运行过程中需承受较大的基频与二倍频的功率波动，进而导致子模块电容电压产生较大波动，危害开关器件的安全运行。
2、现有方案往往需要采用较大容值的电容来使得电容电压波动的幅值降低至允许范围内(一般为子模块电容电压直流分量的5％～10％)。现有子模块中电容的成本与开关器件相当，电容的体积一般占到子模块总体积的70％～80％，较大的子模块电容严重影响了换流器的体积与成本。
1、本专利技术的目的是提出一种减小三相串联型模块化多电平换流器所用电容值的方法。该方法可显著减小各子模块所需的电容量，从而减小整体三相串联模块化多电平换流器所需的电容量，进而减小整体换流器的成本与体积。
>5、基于二倍频谐波电压给定值对子模块输出电压中的二倍频谐波电压的控制，生成二倍频谐波电压控制信号；6、将二倍频谐波电压控制信号，注入调制波中，以实现对二倍频谐波电压的控制。
7、作为本专利技术进一步改进，所述调制波采用如下方法获得：
8、检测网侧电压与换流器输出电流，进行电压正负零序解耦和电流正负零序解耦，得到网侧正负序电压和换流器输出的正负零序电流；
9、基于所述正负序电压进行功率控制与输出电流给定值限幅；
10、根据输出电流给定值的限幅结果与所述正负零序电流进行正负零序电流控制，得到调制波。
11、作为本专利技术进一步改进，所述得到二倍频谐波电压给定值，包括：
12、检测系统网侧线电压与换流器侧电流，通过二倍频谐波电压给定值生成模块，生成所需注入的负序二倍频谐波电压的dq给定值，当换流器无需运行于交流侧不对称工况时，二倍频谐波电压给定值生成模块的计算公式为
13、
14、当换流器需要具有运行于交流侧不对称工况的能力时，二倍频谐波电压给定值生成模块的计算具体为：
15、
16、其中uva，uvb，uvc，分别代表换流器abc相输出交流电压幅值估算值的结果，具体为：
17、
18、
19、
20、式中为换流器输出正序电压峰值实际值的dq分量，为换流器输出负序电压峰值实际值的dq分量，为换流器输出零序电压峰值实际值的dq分量；通过变压器的换流器侧三相电压的正负序分量以及换流器侧零序电流计算得到，具体为：
21、
22、
23、
24、其中，x为换流器至电网的连接电抗实际值，x0为换流器交流侧零序电抗实际值。
25、作为本专利技术进一步改进，所述基于二倍频谐波电压给定值对子模块输出电压中的二倍频谐波电压的控制，生成二倍频谐波电压控制信号，包括：
26、检测三相各相直流侧电压udc_a，udc_b，udc_c，提取其二倍频波动分量，并转换至负序二倍频旋转坐标系，得到换流器中实际的负序二倍频谐波电压分量检测值与二倍频谐波电压给定值生成模块产生的给定值信号一同送入二倍频谐波电压控制模块；
27、二倍频谐波电压控制模块将实际系统中的二倍频谐波电压控制为所需目标值，将所述二倍频谐波电压给定值d轴分量与实际二倍频谐波电压分量检测值d轴分量通过比例-积分控制器，获得二倍频谐波电压d轴控制信号同理也将所述二倍频谐波电压给定值q轴分量与实际二倍频谐波电压分量检测值q轴分量通过比例-积分控制器，获得二倍频谐波电压q轴控制信号
28、将二倍频谐波电压dq轴控制信号进行从dq坐标系到abc坐标系的负序二倍频反变换，得到调节三相调制信号的二倍频谐波电压控制信号其中j＝a,b,c，分别对应a相，b相与c相所需的二倍频谐波电压控制信号。
29、作为本专利技术进一步改进，所述将二倍频谐波电压控制信号，注入调制波中，以实现对二倍频谐波电压的控制，包括：
30、将二倍频谐波电压控制信号注入各相4个桥臂的调制波中，以实现对二倍频谐波电压的控制，当换流器无需运行于交流侧不对称工况时候，调制波合成模块的公式为：
31、
32、当换流器需要具有运行于交流侧不对称工况的能力时，调制波合成模块需根据下式进行计算：
33、
34、其中表示各相的基频正序调制波给定信号，表示各相的基频负序调制波给定信号，u0*表示各相的基频零序调制波给定信号，为上述计算得到的各相二倍频谐波电压控制信号。
35、作为本专利技术进一步改进，还包括：设定换流器参数，进而确定三相串联型模块化多电平换流器的子模块电容电压直流分量运行值与子模块电容值；
36、所述三相串联型模块化多电平换流器基于所述子模块电容电压直流分量运行值与子模块电容值运行。
37、作为本专利技术进一步改进，所述设定换流器参数，包括:换流器交直流侧电压，有功无功运行范围，换流器至电网的连接电抗实际值，以及子模块最低允许输出电压实际值。
38、作为本专利技术进一步改进，所述确定三相串联型模块化多电平换流器的子模块电容电压直流分量运行值与子模块电容值，包括：
39、根据变压器的换流器侧电压的相电压额定有效值usn以及换流器直流侧电压udc，计算换流器额定调制比m0：
40、
41、设定系统电压标幺值基值为变压器的换流器侧电压的相电压额定有效值usn，电流标幺值基值为换流器输出电流额定有效值in；根据换流器至电网的连接电抗实际值x，计算出换流器至电网的连接电抗标幺值xpu以及换流器输出电流有效值iov的标幺值iov_pu
42、
43、
44、根据换流器额定调制比m0，换流器至电网的连接电抗标幺值xpu以及换流器输出电流有效值的标幺值iov_pu，计算出不同功率因数和输出交流电流有效值的情况下，换流器子模块所需的基频调制比为：
45、
46、设定子模块电容电压直流分量额定值ucap(nr)，并将其设定为子模块电压的标幺值基值，设定子模块电容电压最大允许值uc_max，并将设定的子模块最低允许输出电压实际值向ucap(nr)标幺，得到子模块最低允许输出电压的标幺值umin。进一步根据子模块最低允许输出电压的标幺本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述调制波采用如下方法获得：
3.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述得到二倍频谐波电压给定值，包括：
4.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述基于二倍频谐波电压给定值对子模块输出电压中的二倍频谐波电压的控制，生成二倍频谐波电压控制信号，包括：
5.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述将二倍频谐波电压控制信号，注入调制波中，以实现对二倍频谐波电压的控制，包括：
6.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，还包括：设定换流器参数，进而确定三相串联型模块化多电平换流器的子模块电容电压直流分量运行值与子模块电容值；
7.根据权利要求6所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述设定换流器参数，包括:换流器交直流侧电压，有功无功运行范围，换流器至电网的连接电抗实际值，以及子模块最低允许输出电压实际值。
8.根据权利要求6所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述确定三相串联型模块化多电平换流器的子模块电容电压直流分量运行值与子模块电容值，包括：
9.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述三相串联型模块化多电平换流器包括三相相单元以及三台单相变压器，各相相单元含有四个桥臂，每个桥臂由N个子模块与一个桥臂电抗器串联构成，四个桥臂两两串联形成半桥结构，串联后两桥臂中点为交流输出点，而两端的端点为直流输出点，将两组半桥直流输出点并联连接，形成各相相单元的全桥结构；各相相单元中两桥臂的中点为本相的交流输出点，而两桥臂的直流端点为本相的直流输出点。
10.根据权利要求9所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，将三相相单元直流输出点串联，构成整体三相串联型模块化多电平换流器的直流输出点，各相单元的交流侧输出点需各经过一台单相变压器与电网相连，三台变压器的副边连接至各相相单元的交流输出点，三台变压器的原边首位相连，形成三角形连接结构并与电网相连。
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【技术特征摘要】
1.一种三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述调制波采用如下方法获得：
3.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述得到二倍频谐波电压给定值，包括：
4.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述基于二倍频谐波电压给定值对子模块输出电压中的二倍频谐波电压的控制，生成二倍频谐波电压控制信号，包括：
5.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述将二倍频谐波电压控制信号，注入调制波中，以实现对二倍频谐波电压的控制，包括：
6.根据权利要求1所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，还包括：设定换流器参数，进而确定三相串联型模块化多电平换流器的子模块电容电压直流分量运行值与子模块电容值；
7.根据权利要求6所述的三相串联型模块化多电平换流器控制方法，其特征在于，所述设定换流器参数，包括:换流器交直流侧电压，有功无功运行范围，换流...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘进军，陈海宇，杜思行，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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