CN112134470B - 一种实现混合型mmc可靠充电的子模块比例约束确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现混合型MMC可靠充电的子模块比例约束确定方法。本发明采用的技术方案为：对含有半桥子模块HBSM、全桥子模块FBSM和钳位双子模块CDSM中的任意两种或三种的组合类型，明确了不同类型子模块之间的个数比例关系，从而保障混合型MMC能够在不控充电阶段，实现可靠、安全的充电，防止出现子模块欠压不可控或过压损坏的情况。

Description

一种实现混合型MMC可靠充电的子模块比例约束确定方法
技术领域
本发明属于柔性直流输配电领域，具体地说是一种实现混合型MMC可靠充电的子模块比例约束确定方法。
背景技术
基于半桥子模块HBSM的半桥型MMC是目前工程普遍采用的拓扑形式。但是，半桥型MMC在直流侧发生短路故障时，交流电源、反并联二极管及短路点将形成短路回路，难以快速清除直流故障。为使得MMC具备直流故障清除能力，国内外学者提出了基于全桥子模块FBSM的全桥型MMC，基于钳位双子模块CDSM的钳位型MMC，基于HBSM、FBSM或CDSM的混合型MMC等方案；其中，混合型MMC兼有所涉子模块属性的多种优点，广受重视。
在高压场景下，子模块的工作需要依赖于自取能电源，在充电的初始阶段子模块电容电压近似为0，自取能电源无法启动，全控型器件闭锁，因此任何换流阀都需要经历不控充电这个阶段，采取合理的充电策略使得所有子模块自取能的成功是换流阀运行的前提。在设计子模块自取能电源时，子模块自取能电源的启动电压一般取额定电压的20％，以保证为子模块驱动板可靠供电；同时，子模块不控充电电压不宜过大，否则会将子模块损坏。
混合型MMC包含多种子模块类型，其不控充电阶段的充电模态与常规的差别较大。因此，需要在安全、可靠要求下，明确子模块的比例约束边界，以防止出现子模块不控充电电压过低或过高的情形。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明通过分析不同类型子模块的不控充电特性，提出一种子模块比例约束确定方法，其能够在混合型MMC设计规划阶段，明确不同类型子模块之间的个数比例关系，从而保障混合型MMC能够在不控充电阶段，实现可靠、安全的充电，以防止出现子模块欠压不可控或过压损坏的情况。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种实现混合型MMC可靠充电的子模块比例约束确定方法，所述的混合型MMC内每个桥臂含有两种类型以上子模块，
若混合型MMC只含有HBSM和FBSM两类子模块，则子模块比例的约束条件为：
Figure BDA0002623906060000021
其中，m为电压调制比，Udr直流极间额定电压，Upp为相电压幅值，Nh为单个桥臂上HBSM个数，Nf为单个桥臂上FBSM个数，N为单个桥臂子模块总个数，kl为子模块电路启动电压倍数，ku为子模块电路过压倍数，λh表示HBSM所占的子模块个数比例，λf表示FBSM所占的子模块个数比例；
若混合型MMC只含有HBSM和CDSM两类子模块，则子模块比例的约束条件为：
Figure BDA0002623906060000022
其中，Nc为单个桥臂上CDSM个数，λc表示CDSM所占的子模块个数比例；
若混合型MMC只含有FBSM和CDSM两类子模块，则子模块比例的约束条件为：
Figure BDA0002623906060000023
若混合型MMC只含有HBSM、FBSM和CDSM三类子模块，则子模块比例的约束条件为：
Figure BDA0002623906060000031
根据目前常见的子模块类型而言，一般可以含有半桥子模块HBSM、全桥子模块FBSM和钳位双子模块CDSM中的任意两种或三种，子模块组合类型依据实际需要确定。
进一步地，为保障子模块能够被可靠、安全充电，kl取0.2，ku取1.1。
进一步地，m的取值范围为0.8<m<0.95。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
(1)本发明能够为混合型MMC设计阶段提供子模块配置边界条件。
(2)本发明确定的子模块比例约束条件能够保证混合型MMC在进行不控充电时不出现子模块欠压不可控或过压损坏的情况。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中含HBSM、FBSM和CDSM三种子模块的MMC结构示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案及其相关原理进行详细说明。
混合型MMC内每个桥臂含有两种及以上子模块，根据目前常见的子模块类型而言，一般可以含有半桥子模块HBSM、全桥子模块FBSM和钳位双子模块CDSM中的任意两种或三种，子模块组合类型依据实际需要确定。
为满足一般性分析要求，图1给出了含有HBSM、FBSM和CDSM三种子模块的结构示意图，并给出了充电路径。假设直流额定电压为Udr，电压调制比为m，每个桥臂子模块总数为N，每个桥臂HBSM个数为Nh，CDSM个数为Nc，FBSM个数为Nf，Upp为相电压幅值，Ucr为子模块额定电压，Uch为HBSM电压，Ucc为CDSM电压，Ucf为FBSM电压。根据一般定义，有：
Figure BDA0002623906060000032
Figure BDA0002623906060000041
N＝Nf+2Nc+Nh (3)
其中，m的取值范围一般为0.8<m<0.95。
从路径①可知，从交流侧向直流侧充电，有
Udp+NfUcf+NcUcc＝Upp (4)
式中，Udp表示正极直流电压；
从直流侧向交流侧充电，有
Udp+Upp＝NfUcf+NhUch+2NcUcc (5)
从路径②可知，无论充电电流是何流向，都是
Figure BDA0002623906060000042
从路径③可知，有
Figure BDA0002623906060000043
式中，Udn表示负极直流电压；
将式(4)减去式(5)，有
NhUch+2NfUcf+3NcUcc＝2Upp (8)
一般而言，正负极为对称状态，有Udp＝-Udn，因而式(7)可改写为
Figure BDA0002623906060000044
分别将式(8)和式(6)，式(9)和式(4)作比较可知，路径①子模块达到的电容电压将大于路径②和路径③的情况，因而，路径②和③不作为子模块电容计算依据。
流过桥臂的电流是正弦形，当电流方向从桥臂自下而上时，FBSM充电，HBSM不充电，CDSM两电容并联充电；当电流方向从桥臂自上而下时，FBSM充电，HBSM充电，CDSM两电容串联充电。因而，桥臂内，HBSM、FBSM和CDSM的电压比为1：2：1.5，因而有：
Figure BDA0002623906060000045
公式化简，可得：
Figure BDA0002623906060000051
令
Figure BDA0002623906060000052
有
Figure BDA0002623906060000053
对于不控充电阶段，一般要求子模块电压能够充到额定电压的kl倍以上，kl可取0.2，以保证子模块控制电路能够正常运行；同时，要求子模块电压不能过高，应小于额定电压的ku倍，ku可取1.1，以防止子模块损坏。
假设混合型MMC只含有HBSM和FBSM，则有：
Figure BDA0002623906060000054
假设混合型MMC只含有HBSM和CDSM，则有：
Figure BDA0002623906060000055
假设混合型MMC只含有CDSM和FBSM，则有：
Figure BDA0002623906060000056
假设混合型MMC含有HBSM、CDSM和FBSM，则有
Figure BDA0002623906060000057
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种实现混合型MMC可靠充电的子模块比例约束确定方法，所述的混合型MMC内每个桥臂含有两种类型以上子模块，其特征在于，
若混合型MMC只含有HBSM和FBSM两类子模块，则子模块比例的约束条件为：
Figure FDA0002623906050000011
其中，m为电压调制比，Udr直流极间额定电压，Upp为相电压幅值，Nh为单个桥臂上HBSM个数，Nf为单个桥臂上FBSM个数，N为单个桥臂子模块总个数，kl为子模块电路启动电压倍数，ku为子模块电路过压倍数，λh表示HBSM所占的子模块个数比例，λf表示FBSM所占的子模块个数比例；
若混合型MMC只含有HBSM和CDSM两类子模块，则子模块比例的约束条件为：
Figure FDA0002623906050000012
其中，Nc为单个桥臂上CDSM个数，λc表示CDSM所占的子模块个数比例；
若混合型MMC只含有FBSM和CDSM两类子模块，则子模块比例的约束条件为：
Figure FDA0002623906050000013
若混合型MMC只含有HBSM、FBSM和CDSM三类子模块，则子模块比例的约束条件为：
Figure FDA0002623906050000021
2.根据权利要求1所述的子模块比例约束确定方法，其特征在于，kl取0.2，ku取1.1。
3.根据权利要求1所述的子模块比例约束确定方法，其特征在于，m的取值范围为0.8<m<0.95。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105119508A (zh) * 2015-09-18 2015-12-02 山东建筑大学 全桥与半桥子模块混联的模块化多电平换流器及启动方法
CN107317472A (zh) * 2017-06-30 2017-11-03 中国西电电气股份有限公司 一种全桥与半桥混合型模块化多电平换流器启动方法
CN107634659A (zh) * 2017-09-13 2018-01-26 华中科技大学 一种扩大混合型mmc运行区域的控制方法
CN107681877A (zh) * 2017-10-12 2018-02-09 华中科技大学 一种含全桥子模块的混合型mmc启动方法
CN108809132A (zh) * 2018-06-26 2018-11-13 西安端怡科技有限公司 混合式mmc半桥子模块电容电压平衡方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102663564A (zh) * 2012-04-23 2012-09-12 中国电力技术装备有限公司北京分公司 电池集中充电、集中调配的一体化调度系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105119508A (zh) * 2015-09-18 2015-12-02 山东建筑大学 全桥与半桥子模块混联的模块化多电平换流器及启动方法
CN107317472A (zh) * 2017-06-30 2017-11-03 中国西电电气股份有限公司 一种全桥与半桥混合型模块化多电平换流器启动方法
CN107634659A (zh) * 2017-09-13 2018-01-26 华中科技大学 一种扩大混合型mmc运行区域的控制方法
CN107681877A (zh) * 2017-10-12 2018-02-09 华中科技大学 一种含全桥子模块的混合型mmc启动方法
CN108809132A (zh) * 2018-06-26 2018-11-13 西安端怡科技有限公司 混合式mmc半桥子模块电容电压平衡方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
双半桥与并联全桥子模块混合MMC均压与直流故障控制研究;石璐等;《中国电机工程学报》;20180921(第21期);全文 *

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