【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高压大功率电力电子，尤其涉及一种基于优先级排序的mmc子模块电容均压控制方法、装置。
技术介绍
1、模块化多电平换流器(mmc)凭借其模块扩展功能强、冗余度高、输出波形畸变小和可靠性高等优点，在高压直流输电领域得到了广泛应用。然而，mmc中子模块电容电压平衡对于整个系统稳定运行起到了至关重要的作用，这也成了当今研究的热点问题之一。子模块电容电压的波动使得桥臂中投入运行的子模块电压之和很难与直流侧电压保持一致，而每个电容器的充放电过程、损耗以及电容值的差异都会导致电容电压的不平衡。
2、现有的电容电压平衡方法主要分为两类，第一类是为每一个子模块配置一个单独的闭环控制器，用来补偿移相调制方法中的电压调制波，然而此类方法并不适用于大规模子模块的mmc，第二类是根据桥臂电流方向以及对子模块电容电压高低进行排序从而选择相应数量的子模块进行投入或者切除，此类方法具有控制器实现简单，均压效果好等优点，但当子模块数量过多时，在每一个控制周期需要对大量子模块进行排序，计算量大且较为复杂，同时微小的电压差异就需要对子模块进行重新排序投切，导致其开关频率非常高，造成严重的开关损耗，损毁功率器件，影响系统的稳定运行。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术提供一种基于优先级排序的mmc子模块电容均压控制方法、装置，旨在解决现有技术中存在的，mmc中子模块开关频率过高带来的较大的开关损耗，以及用于子模块电容电压高低排序和开关控制的控制器的计算量过大的技术问题。
2、
3、具体的，上桥臂和下桥臂之间引出端口形成交流端口，三个单相桥臂的第一端与直流端口的第一端连接，三个单相桥臂的第二端与直流端口的第二端连接。
4、具体的，子模块包括开关管和电容，为半桥结构或全桥结构。
5、具体的，所述计算模块化多电平换流器的三相桥臂中当前投入的子模块的数量，包括：采用如下公式计算上桥臂、下桥臂中投入的子模块的数量：
6、non_xp＝n/2-round(um/ucref)，
7、non_xl＝n/2+round(um/ucref)，
8、其中，non_xp表示第x相桥臂的上桥臂中投入的子模块的数量，non_xl表示第x相桥臂的下桥臂中投入的子模块的数量，n表示半桥臂中的子模块总数，函数round表示取最近整数函数，um表示第x相桥臂的正弦调制波的瞬时值，ucref表示子模块的电容电压参考值。
9、具体的，如果半桥臂中投入的子模块的数量在0和n之间，则执行基于优先级排序的子模块控制。
10、具体的，所述阈值上限和阈值下限分别采用如下公式计算：
11、uc_uplim＝ucav+ucrefh/2，
12、uc_lowlim＝ucav-ucrefh/2，
13、其中，uc_uplim表示阈值上限，uc_lowlim表示阈值下限，ucav表示半桥臂上子模块的电容电压平均值，h表示约束系数，ucref＝udc/n，udc表示模块化多电平换流器直流端口输入的直流电压。
14、具体的，所述每个子模块组设置有对应的优先级，包括：按照如下优先级评价方式将子模块划分至对应的子模块组；第一控制周期内投入的子模块划分至优先级更高的子模块组；按照桥臂电流极性，电容电压变化趋势朝向阈值上限和阈值下限之间的子模块划分至优先级更高的子模块组。
15、具体的，所述将各个子模块进行对应的优先级分组，每个子模块组设置有对应的优先级，得到多个子模块组，包括：按照优先级高低顺序设置g1、g2、g3、g4、g5和g6六个子模块组，按照不同的桥臂电流极性，进行如下的优先级分组：在桥臂电流极性为正时，电容电压低于阈值下限且投入的子模块划分至g1，电容电压低于阈值下限且切出的子模块划分至g2，电容电压处于阈值上限和阈值下限之间且投入的子模块划分至g3，电容电压处于阈值上限和阈值下限之间且切出的子模块划分至g4，电容电压高于阈值上限且投入的子模块划分至g5，电容电压高于阈值上限且切出的子模块划分至g6；在桥臂电流极性为负时，电容电压高于阈值上限且投入的子模块划分至g1，电容电压高于阈值上限且切出的子模块划分至g2，电容电压处于阈值上限和阈值下限之间且投入的子模块划分至g3，电容电压处于阈值上限和阈值下限之间且切出的子模块划分至g4，电容电压低于阈值下限且投入的子模块划分至g5，电容电压低于阈值下限且切出的子模块划分至g6。
16、具体的，引入保持因子f1和f2，在桥臂电流极性为正时，标准优先级的子模块组中投入的子模块的电容电压乘以f2，切出的子模块的电容电压乘以f1；在桥臂电流极性为负时，标准优先级的子模块组中投入的子模块的电容电压乘以f1，切出的子模块的电容电压乘以f2；f1＝1+α，f2＝1-α，α取值为0至1；在桥臂电流极性为正时，标准优先级的子模块组中的子模块按照电容电压高低升序排序，在桥臂电流极性为负时，标准优先级的子模块组中的子模块按照电容电压高低降序排序；在排序完成后，将前(non_xy-num1+num2+…+num(i-1))个子模块在第二控制周期中投入，标准优先级的子模块组中剩余的子模块在第二控制周期中切出；non_xy表示第x相桥臂的半桥臂，标准优先级的子模块组为第gi组子模块组，num(i)表示第gi组子模块组中的子模块的数量。
17、本专利技术还提供一种基于优先级排序的mmc子模块电容均压控制装置，包括：投入子模块计算单元、采集单元、优先级分组单元、筛选单元和执行单元，其中：所述投入子模块计算单元，用于第一控制周期结束之前，计算模块化多电平换流器的三相桥臂中当前投入的子模块的数量，根据单相桥臂的半桥臂中投入的子模块的数量，判断是否执行基于优先级排序的子模块控制；所述半桥臂指单相桥臂的上桥臂或下桥臂；所述采集单元，用于确定执行基于优先级排序的子模块控本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于优先级排序的MMC子模块电容均压控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于优先级排序的MMC子模块电容均压控制方法，其特征在于，上桥臂和下桥臂之间引出端口形成交流端口，三个单相桥臂的第一端与直流端口的第一端连接，三个单相桥臂的第二端与直流端口的第二端连接。
3.根据权利要求1所述的基于优先级排序的MMC子模块电容均压控制方法，其特征在于，子模块包括开关管和电容，为半桥结构或全桥结构。
4.根据权利要求1所述的基于优先级排序的MMC子模块电容均压控制方法，其特征在于，所述计算模块化多电平换流器的三相桥臂中当前投入的子模块的数量，包括：
5.根据权利要求4所述的基于优先级排序的MMC子模块电容均压控制方法，其特征在于，所述根据单相桥臂的半桥臂中投入的子模块的数量，判断是否执行基于优先级排序的子模块控制，包括：
6.根据权利要求4所述的基于优先级排序的MMC子模块电容均压控制方法，其特征在于，所述阈值上限和阈值下限分别采用如下公式计算：
7.根据权利要求4所述的基于优先级排序的MMC子模
8.根据权利要求7所述的基于优先级排序的MMC子模块电容均压控制方法，其特征在于，所述将各个子模块进行对应的优先级分组，每个子模块组设置有对应的优先级，得到多个子模块组，包括：
9.根据权利要求8所述的基于优先级排序的MMC子模块电容均压控制方法，其特征在于，所述标准优先级的子模块组中，筛选投入的子模块和切出的子模块，包括：
10.一种基于优先级排序的MMC子模块电容均压控制装置，其特征在于，包括：投入子模块计算单元、采集单元、优先级分组单元、筛选单元和执行单元，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种基于优先级排序的mmc子模块电容均压控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于优先级排序的mmc子模块电容均压控制方法，其特征在于，上桥臂和下桥臂之间引出端口形成交流端口，三个单相桥臂的第一端与直流端口的第一端连接，三个单相桥臂的第二端与直流端口的第二端连接。
3.根据权利要求1所述的基于优先级排序的mmc子模块电容均压控制方法，其特征在于，子模块包括开关管和电容，为半桥结构或全桥结构。
4.根据权利要求1所述的基于优先级排序的mmc子模块电容均压控制方法，其特征在于，所述计算模块化多电平换流器的三相桥臂中当前投入的子模块的数量，包括：
5.根据权利要求4所述的基于优先级排序的mmc子模块电容均压控制方法，其特征在于，所述根据单相桥臂的半桥臂中投入的子模块的数量，判断是否执行基于优先级排序的子模块控制，包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅超，李政，鄢寅宇，王安琦，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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