CN106385190A - 一种用于全桥型mmc的电容电压均衡控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力电子技术与直流输电领域，特别提出一种用于全桥型MMC的电容电压均衡控制方法，该方法首先计算全桥型MMC每个桥臂需要导通的子模块数目，根据不同导通数目选择不同的子模块进行下一步操作，然后再根据子模块电容电压最大差值是否超过设定限制，选择电容电压排序方法，最后通过前后两个控制周期内所需导通的子模块的数目差值和桥臂电流方向，决定所需要投入或者切除的全桥子模块。本发明能够在动态过程中实现MMC拓扑各个子模块电容电压的均衡控制，有利于能量在整个换流器中均匀分配。

Description

一种用于全桥型MMC的电容电压均衡控制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术与直流输电领域，尤其涉及一种用于全桥型MMC的电容电压均衡控制方法。
背景技术
模块化多电平换流器(MMC)是一种新型的多电平电压源型换流器，现已成功应用于多个高压直流输电(HVDC)工程中。相对于传统电压源型高压直流输电系统(VSC-HVDC)而言，MMC-HVDC具有器件开关频率低、谐波含量少、电压等级高等优点，因此MMC-HVDC具有广阔的应用空间。
然而，由于MMC拓扑将能量分散存储在桥臂的各个子模块电容中，因此，如何在动态过程中实现各个子模块电容电压的均衡控制，使得能量在整个换流器中均匀分配，是现有技术中MMC拓扑的实现难点之一，尤其是用于全桥型MMC的优化电容电压均衡控制方法，目前研究较少。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于全桥型MMC的电容电压均衡控制方法。该方法包括如下步骤：
步骤一：计算全桥型MMC每个桥臂所需导通子模块数目，其中，子模块数目为整数且正负特性取决于子模块电容电压方向，子模块数目若大于0则表示需要子模块正投入的数量，子模块数目若小于0则表示需要子模块负投入的数量；若所述所需导通子模块数目等于0，则切除所有子模块，否则进入步骤二；
步骤二：判断各子模块电容电压是否越限，若是，则按照冒泡排序方法进行触发，否则计算当前时刻与上一时刻导通数目之差，若所述导通数目之差大于0，则进入步骤三，若所述导通数目之差等于0，则进入步骤四，若所述导通数目之差小于0，则进入步骤五；
步骤三：在上一时刻所有处于切除状态的子模块中进行选择，正/负投入电压最高或最低的P个全桥子模块，其中P为所述导通数目之差；
步骤四：保持各子模块上一时刻的触发状态不变；
步骤五：在上一时刻所有处于导通状态的子模块中进行选择，切除电压最高或最低的Q个全桥子模块，其中Q为所述导通数目之差的绝对值。
进一步地，步骤一中计算全桥型MMC每个桥臂所需导通子模块数目采用如下计算公式：N(k)=round(Udc/UC)，其中，N(k)为当前时刻每个桥臂所需导通子模块数目，round()为取整函数，Udc为直流电压，UC为子模块电容电压。
进一步地，步骤二中判断各子模块电容电压是否越限的判断条件为ΔUmax是否大于Umaxref，其中，ΔUmax为当前时刻桥臂中子模块电容电压最大值与最小值的差，Umaxref为设定的最大偏差量。步骤二中，计算当前时刻与上一时刻导通数目之差采用如下计算公式：Ndiff=|N(k)|-|N(k-1)|，其中，Ndiff为当前时刻与上一时刻导通数目之差，N(k)为当前时刻导通数目，N(k-1)为上一时刻导通数目。
进一步地，步骤三包括：若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm>0，正投入电压最低的Ndiff个全桥子模块；若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm<0，正投入电压最高的Ndiff个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm>0，负投入电压最高的Ndiff个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm<0，负投入电压最低的Ndiff个全桥子模块。
进一步地，步骤五包括：若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm>0，切除电压最高的|Ndiff|个全桥子模块；若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm<0，切除电压最低的|Ndiff|个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm>0，切除电压最低的|Ndiff|个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm<0，切除电压最高的|Ndiff|个全桥子模块。
本发明为全桥型MMC电容电压的优化均衡控制提供了一种有效方法，能够在动态过程中实现MMC拓扑各个子模块电容电压的均衡控制，有利于能量在整个换流器中均匀分配。
附图说明
图1为本发明技术方案步骤一的流程示意图
图2为本发明技术方案步骤二的流程示意图
图3为本发明技术方案步骤三的流程示意图
图4为本发明技术方案步骤四的流程示意图
图5为本发明技术方案步骤五的流程示意图
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。
一种用于全桥型MMC的电容电压均衡控制方法，包括以下五个步骤，图1是步骤一流程示意图，步骤一用于计算全桥型MMC每个桥臂所需导通子模块数目，计算公式为：
N(k)=round(Udc/UC) (1)
上述公式(1)中，N(k)为当前时刻每个桥臂所需导通子模块数目，round()为取整函数，Udc为直流电压，UC为子模块电容电压，若N(k)=0，则切除桥臂所有子模块，若N(k)等于±17，则正/负投入桥臂所有子模块，否则进入步骤二，即标号为①处。
图2是步骤二流程示意图，步骤二上接步骤一中的①处，步骤二用于判断各子模块电容电压是否越限，具体为判断ΔUmax是否大于Umaxref，ΔUmax为当前时刻桥臂中子模块电容电压最大值与最小值的差，Umaxref为设定的最大偏差量，如果ΔUmax大于Umaxref，则按照传统方法进行触发，如果ΔUmax不大于Umaxref，则计算当前时刻与上一时刻导通数目之差，计算公式为：
Ndiff=|N(k)|-|N(k-1)| (2)
上述公式(2)中，Ndiff为当前时刻与上一时刻导通数目之差，N(k)为当前时刻导通数目，N(k-1)为上一时刻导通数目，若Ndiff>0，则进入步骤三(即图2中标号为②处)，若Ndiff=0，则进入步骤四(即图2中标号为③处)，若Ndiff<0，则进入步骤五(即图2中标号为④处)。
图3是步骤三流程示意图，步骤三上接步骤二中的②处，具体为在上一时刻所有处于切除状态的子模块中进行选择，若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm>0，正投入电压最低的Ndiff个全桥子模块；若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm<0，正投入电压最高的Ndiff个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm>0，负投入电压最高的Ndiff个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm<0，负投入电压最低的Ndiff个全桥子模块。
图4是步骤四流程示意图，步骤四上接步骤二中的③处，具体为保持各子模块上一时刻的触发状态不变。
图5是步骤五流程示意图，步骤五上接步骤二中的④处，具体为在上一时刻所有处于导通状态的子模块中进行选择，若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm>0，切除电压最高的|Ndiff|个全桥子模块；若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm<0，切除电压最低的|Ndiff|个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm>0，切除电压最低的|Ndiff|个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm<0，切除电压最高的|Ndiff|个全桥子模块。
上述实施例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利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于全桥型MMC的电容电压均衡控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下几个步骤：
步骤一：计算全桥型MMC每个桥臂所需导通子模块数目，其中，子模块数目为整数且正负特性取决于子模块电容电压方向，子模块数目若大于0则表示需要子模块正投入的数量，子模块数目若小于0则表示需要子模块负投入的数量；若所述所需导通子模块数目等于0，则切除所有子模块，否则进入步骤二；
步骤二：判断各子模块电容电压是否越限，若是，则按照冒泡排序方法进行触发，否则计算当前时刻与上一时刻导通数目之差，若所述导通数目之差大于0，则进入步骤三，若所述导通数目之差等于0，则进入步骤四，若所述导通数目之差小于0，则进入步骤五；
步骤三：在上一时刻所有处于切除状态的子模块中进行选择，正/负投入电压最高或最低的P个全桥子模块，其中P为所述导通数目之差；
步骤四：保持各子模块上一时刻的触发状态不变；
步骤五：在上一时刻所有处于导通状态的子模块中进行选择，切除电压最高或最低的Q个全桥子模块，其中Q为所述导通数目之差的绝对值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述计算全桥型MMC每个桥臂所需导通子模块数目采用如下计算公式：N(k)＝round(Udc/UC)，其中，N(k)为当前时刻每个桥臂所需导通子模块数目，round()为取整函数，Udc为直流电压，UC为子模块电容电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述判断各子模块电容电压是否越限的判断条件为ΔUmax是否大于Umaxref，其中，ΔUmax为当前时刻桥臂中子模块电容电压最大值与最小值的差，Umaxref为设定的最大偏差量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述计算当前时刻与上一时刻导通数目之差采用如下计算公式：Ndiff＝|N(k)|-|N(k-1)|，其中，Ndiff为当前时刻与上一时刻导通数目之差，N(k)为当前时刻导通数目，N(k-1)为上一时刻导通数目。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三具体包括以下步骤：若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm>0，正投入电压最低的Ndiff个全桥子模块；若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm<0，正投入电压最高的Ndiff个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm>0，负投入电压最高的Ndiff个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm<0，负投入电压最低的Ndiff个全桥子模块。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤五具体包括以下步骤：若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm>0，切除电压最高的|Ndiff|个全桥子模块；若N(k)>0且桥臂电流方向Iarm<0，切除电压最低的|Ndiff|个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm>0，切除电压最低的|Ndiff|个全桥子模块；若N(k)<0且桥臂电流方向Iarm<0，切除电压最高的|Ndiff|个全桥子模块。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107086803A (zh) * 2017-06-19 2017-08-22 国家电网公司 一种模块化多电平换流器的电容电压平衡控制策略
CN107317497A (zh) * 2017-06-26 2017-11-03 西安交通大学 提高全桥型模块化多电平变换器输出电平数的调制方法
CN109274285A (zh) * 2018-10-24 2019-01-25 南方电网科学研究院有限责任公司 一种混合型模块化多电平换流器的电容电压平衡方法
CN112928931A (zh) * 2019-12-06 2021-06-08 北京金风科创风电设备有限公司 Mmc的子模块通断控制方法、装置和系统
CN112928937A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 北京四方继保自动化股份有限公司 一种针对交直流电压质量优化的mmc调制方法
CN113285619A (zh) * 2021-06-17 2021-08-20 上海交通大学 基于全桥子模块的三端口模块化多电平变流器及调制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103259432A (zh) * 2013-04-11 2013-08-21 国家电网公司 一种三相全桥模块化多电平换流器桥臂电容平衡控制方法
CN103683995A (zh) * 2013-09-25 2014-03-26 浙江大学 一种全桥mmc电容电压的均衡控制方法
CN103956925A (zh) * 2014-04-28 2014-07-30 浙江大学 一种混杂式mmc电容电压的均衡控制方法
CN105119510A (zh) * 2015-08-27 2015-12-02 南方电网科学研究院有限责任公司 混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103259432A (zh) * 2013-04-11 2013-08-21 国家电网公司 一种三相全桥模块化多电平换流器桥臂电容平衡控制方法
CN103683995A (zh) * 2013-09-25 2014-03-26 浙江大学 一种全桥mmc电容电压的均衡控制方法
CN103956925A (zh) * 2014-04-28 2014-07-30 浙江大学 一种混杂式mmc电容电压的均衡控制方法
CN105119510A (zh) * 2015-08-27 2015-12-02 南方电网科学研究院有限责任公司 混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
屠卿瑞等: "一种优化的模块化多电平换流器电压均衡控制方法", 《电工技术学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107086803A (zh) * 2017-06-19 2017-08-22 国家电网公司 一种模块化多电平换流器的电容电压平衡控制策略
CN107086803B (zh) * 2017-06-19 2019-04-09 国家电网公司 一种模块化多电平换流器的电容电压平衡控制策略
CN107317497A (zh) * 2017-06-26 2017-11-03 西安交通大学 提高全桥型模块化多电平变换器输出电平数的调制方法
CN109274285A (zh) * 2018-10-24 2019-01-25 南方电网科学研究院有限责任公司 一种混合型模块化多电平换流器的电容电压平衡方法
CN112928931A (zh) * 2019-12-06 2021-06-08 北京金风科创风电设备有限公司 Mmc的子模块通断控制方法、装置和系统
CN112928931B (zh) * 2019-12-06 2022-08-12 北京金风科创风电设备有限公司 Mmc的子模块通断控制方法、装置和系统
CN112928937A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 北京四方继保自动化股份有限公司 一种针对交直流电压质量优化的mmc调制方法
CN113285619A (zh) * 2021-06-17 2021-08-20 上海交通大学 基于全桥子模块的三端口模块化多电平变流器及调制方法

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