KR20170066692A - 서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20170066692A
KR20170066692A KR1020177015115A KR20177015115A KR20170066692A KR 20170066692 A KR20170066692 A KR 20170066692A KR 1020177015115 A KR1020177015115 A KR 1020177015115A KR 20177015115 A KR20177015115 A KR 20177015115A KR 20170066692 A KR20170066692 A KR 20170066692A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
submodules
submodule
bridge arm
normal
Prior art date
Application number
KR1020177015115A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101842012B1 (ko
Inventor
지우동 딩
지에 티안
윤롱 동
하이윙 리
동밍 카오
하이빈 리우
유 루
Original Assignee
엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드
엔알 엔지니어링 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드, 엔알 엔지니어링 컴퍼니 리미티드 filed Critical 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20170066692A publication Critical patent/KR20170066692A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101842012B1 publication Critical patent/KR101842012B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009Devices or circuits for detecting current in a converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4833Capacitor voltage balancing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M2001/325

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

서브 모듈 분배 제어 방법, 장치 및 시스템이 제공된다. 각 브리지 암의 서브 모듈은 그룹화되어 있다. 각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응한다. 상위 제어장치는 브리지 암 전류에 따라 각 그룹의 무게와 각 그룹의 정상 서브 모듈의 평균 전압 및 각 그룹의 정상 서브 모듈의 수를 계산하고, 상응하는 브리지 암에 입력되는 서브 모듈의 수에 따라 각 그룹에 입력되는 서브 모듈의 수를 계산하고, 상기 서브 모듈의 수를 상기 밸브 기반 제어기에 전달한다. 상기 밸브 기반 제어기는 전압 밸런싱 (평형, 균형) 방법 및 선행 기술에 제공된 게이팅 (gating) 방법에 따라 작동한다.

Description

서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템{SUBMODULE DISTRIBUTED CONTROL METHOD, DEVICE AND SYSTEM}
본 발명은 전력전자(power electronics) 기술 분야에 관한 것으로, 특히, 서브 모듈 분배 제어 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.
전력전자 기술이 발달함에 따라, 모듈 멀티레벨 컨버터 기반 플렉시블 직류 전력 전송 기술이 각별히 주목을 받고 있으며, 광범위하게 사용되고 있다. 이 토폴로지의 브리지 암(bridge arm)에 대해, 기본 작동 유닛은 케스케이드(cascade)식으로 연결되고, 작동의 연결성과 같은 문제없이, 다수의 스위치 소자의 직렬 연결이 회피되어, 직류 전력 전송에 대한 기술 장벽을 크게 축소시킨다. 그러나, 이 같은 토폴로지로 인해, 에너지가 브리지 암의 서브 모듈(submodule)의 커패시터 내에서 확산, 저장되는데, 작동 중 서브 모듈의 커패시터 전압에 대한 빠른 균형 제어를 어떻게 실행하느냐가 어려움 중에 하나이다.
현재, 서브 모듈 간의 전압 균형 방법으로, 서브 모듈의 커패시터 전압을 서열화(sequencing) 및 게이팅(gating)하는 방법이 통상 사용된다. 그러나, 브리지 암에 지나칠 정도로 많은 서브 모듈이 존재하는 경우, 순서화 알고리즘에 소요되는 시간 비용이 대부분을 차지하고, 밸브 기반 제어기의 부하율(load rate)이 과도하게 높아지고, 서브 모듈의 수(링크의 수)가 전압 레벨의 증가에 따라 이에 상응하여 증가할 필요가 있기 때문에, 서열화 알고리즘에 소요되는 시간 비용은 기하급수적으로 증가한다.
반면에, 각 서브 모듈이 밸브 기반 제어기와 통신할 필요가 있기 때문에, 상기 밸브 기반 제어기와 상기 서브 모듈 사이의 통신 인터페이스의 수는 링크 수가 증가함에 따라 증가하게 된다. 그러나, 하드웨어의 증설은 결과적으로 비용과 개발 기간을 상당 부분 증가시키기 때문에 이는 밸브 기반 제어기의 증설을 방해하게 된다.
중국특허출원번호 CN201210451946에서는 “모듈화 멀티레벨 컨버터의 그룹화 및 전압 균형을 위한 제어 방법”을 제시하고 있다. 이 발명에 따르면, 서브 모듈은 균등하게 그룹화되고, 각 그룹의 전체 전압을 계산하고, 각 그룹의 에너지 평형 인자를 계산하여, 이에 따라 각 그룹에 투입될 서브 모듈의 수를 계산하게 된다. 이 같은 알고리즘은, 고장이나 작동 중 서브 모듈에서 발생하는 바이패스와 같은 상황을 고려하지 않고, 서브 모듈의 균등 그룹화를 요구하게 되어, 결국 정상 서브 모듈의 수에 극적인 변화를 초래하게 된다. 또한, 본 발명에서 각 그룹의 전체 전압을 사용하여 각 그룹의 에너지 평형 인자를 계산하는 방법은 각 그룹의 정상 서브 모듈의 수가 크게 다를 때 서브 모듈 전압의 발산(분기, divergence)를 초래할 수 있으며, 또한 정상 모듈의 수보다 투입 서브 모듈의 계산된 수를 크게 하는 결과를 초래할 수도 있다.
따라서, 밸브 기반 제어기의 부하율을 축소하기 위한, 응용 공학(engineering application)에 실현 가능한 해결방안을 모색하고, 밸브 기반 제어기의 확장성을 향상시키고, 서브 모듈간의 전압 평형에 대한 탁월한 효과를 달성할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 링크 수 증가로 인한 밸브 기반 제어기의 부하율 증가를 회피하고, 밸브 기반 제어기의 하드웨어 확장에 의한 비용 증가와 개발 기간의 증가를 회피하고, 서브 모듈 간의 전압 평형의 우수한 효과를 달성하기 위한 서브 모듈 분배 제어 방법, 장치 및 시스템이 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음의 기술 방안을 채택한다:
컨버터 밸브의 각 브리지 암의 모든 서브 모듈은 M 그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥1이며, 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수 또는 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 동적으로 그 수가 변하도록 하며, 각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 별도로 작동하며, 상위 제어기는 입력 서브 모듈은 수를 상기 밸브 기반 제어기에 제공하며, 입력 서브 모듈의 수는 다음과 같이 계산되는 서브 모듈 분배 제어 방법에서, 상기 입력 서브 모듈의 수의 계산은:
(1) 각 밸브 기반 제어기는, 상기 밸브 기반 제어기가 관리(administered)한 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure pct00001
을 찾아내고, 상기 정상 서브 모듈의
Figure pct00002
의 수를 계산(count)하고, 상기 평균 전압과 수를 상기 상위 제어기에 전달하며;
(2) 상기 상위 제어기는 브리지 암 전류
Figure pct00003
를 획득하고 방향을 결정하며;
(3) 상기 상위 제어기는 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure pct00004
과 정상 서브 모듈의 수
Figure pct00005
및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치 (weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
Figure pct00006
일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
Figure pct00007
이며;
(4) 상기 상위 제어기는 상응하는 브리지 암에 입력되는 서브 모듈의 전체 수
Figure pct00008
와 각 밸브 기반 제어기의 가중치 B i 에 따라 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의
Figure pct00009
=round
Figure pct00010
에 따라 계산하며, 여기서 round(어림)는 어림 함수(Rounding Function)이다.
상기 해결 방안에서, 상기 상위 제어기는 상기 컨버터 밸브의 하나 이상을 관리한다.
상기 해결 방안에서, 정상 서브 모듈은 정상 스위칭에 참여할 수 있는 서브 모듈이다.
상기 해결 방안에서, 상기 고장 서브 모듈은 바이패스 상태, 동기 상태 (Locked State) 및 컨버터 밸브 타워 상의 공(Vacant, 空) 슬롯인 서브 모듈을 포함한다.
상기 해결방안에서, 모든 변수의 첨자 i의 가치는 1에서 M까지이다.
상기 해결방안에서, 상기 (3) 단계에서 상기 충전 방향은 서브 모듈 전압이 상승할 때의 브리지 암 전류의 방향이며, 상기 방전 방향은 상기 서브 모듈 전압이 하락할 때의 브리지 암 전류의 방향을 의미한다.
본 발명은 또한 서브 모듈 분배 제어 장치를 제공하고, 상기 장치는 방향 결정 유닛과, 가중치 해결 유닛, 선별 스위치 유닛, 브리지 암 입력 계산 유닛 및 밸브 기반 제어 입력 계산 유닛을 포함하며, 상기 방향 결정 유닛은 상기 획득 브리지 암 전류
Figure pct00011
에 따라 방향을 결정하며;
상기 가중치 해결 유닛은, 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure pct00012
과 정상 서브 모듈의 수
Figure pct00013
및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
Figure pct00014
일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
Figure pct00015
이며, 상기 선별 스위치 유닛은, 상기 방향 결정 유닛의 결정 결과에 따라 상기 관리된 밸브 기반 제어기의 상기 가중치 B i 를 선별하며, 상기 가중치를 상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛에 출력하며;
상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛은, 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의 수
Figure pct00016
=round
Figure pct00017
를, 상기 브리지 암 입력 계산 유닛에 의해 계산되는, 상응하는 브리지 암에 입력되는 가중치 B i 와 전체 수
Figure pct00018
에 따라, 계산하며, 여기서, round(어림)는 어림 함수 (rounding function)이다.
본 발명은 또한 서브 모듈 분배 제어 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 컨버터 밸브와 상위 제어기 및 밸브 기반 제어기를 포함하며, 상기 컨버터 밸브의 각 브리지 암의 모든 서브 모듈은 M그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥1이며, 상기 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수이거나 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 그 수가 동적으로 변하도록 하며,
각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 별도로 작동하며, 상기 상위 제어기는 7항에서 정의하는 서브 모듈 분배 제어 장치를 포함하며, 입력 서브 모듈의 수를 계산하며, 그 수를 상기 밸브 기반 제어기에 전달한다.
본 발명은 상기 해결 방안을 사용하여, 다음과 같은 유리한 효과를 달성한다:
(1) 밸브 기반 제어기의 부하율이 크게 감소하고, 상기 밸브 기반 제어기의 신뢰가 향상되며;
(2) 상기 밸브 기반 제어기의 하드웨어 확장이 회피되어, 개발 기간과 개발 비용이 감소되며;
(3) 각 그룹의 서브 모듈의 평균 전압에 관한 정보가 가중치에 도입되어, 상기 전압이 그룹 안에서 잘 평형(조화)될 수 있게 해 주며; 및
(4) 각 그룹의 정상 서브 모듈의 수에 관한 정보가 가중치에 도입되어, 각 그룹에 입력되는 서브 모듈의 계산된 수가 상기 그룹의 정상 서브 모듈의 수를 초과하지 않도록 해 주는 유리한 효과가 있다.
도 1은 서브 모듈 분배 제어 구조의 도면으로, VBC는 밸브 기반 제어기를 의미하며, SM은 서브 모듈을 의미하며;
도 2는 서브 모듈 분배 제어 로직의 도면이며;
도 3은 본 발명의 서브 모듈 분배 제어 장치의 구조도이다.
본 발명의 기술적 해결 방안을 첨부 도면과 실시 예에 따라 상세히 설명한다.
컨버터 밸브의 각 브리지 암(bridge arm)의 모든 서브 모듈은 M 그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥ 1이며, 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수 또는 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 동적으로 그 수가 변하도록 하며, 각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 별도로 작동하며, 상위 제어기는 입력 서브 모듈은 수를 상기 밸브 기반 제어기에 제공하며, 입력 서브 모듈의 수는 다음과 같이 계산되는 특징의 서브 모듈 분배 제어 방법에서, 상기 입력 서브 모듈의 수의 계산은:
(1) 각 밸브 기반 제어기는, 상기 밸브 기반 제어기가 관리(administered)한 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure pct00019
을 찾아내고, 상기 정상 서브 모듈의
Figure pct00020
의 수를 계산(count)하고, 상기 평균 전압과 수를 상기 상위 제어기에 전달하며;
(2) 상기 상위 제어기는 브리지 암 전류
Figure pct00021
를 획득하고 방향을 결정하며;
(3) 상기 상위 제어기는 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure pct00022
과 정상 서브 모듈의 수
Figure pct00023
및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
Figure pct00024
일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
Figure pct00025
이며;
(4) 상기 상위 제어기는 상응하는 브리지 암에 입력되는 서브 모듈의 전체 수
Figure pct00026
와 각 밸브 기반 제어기의 가중치 B i 에 따라 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의
Figure pct00027
=round
Figure pct00028
에 따라 계산하며, 여기서 round(어림)는 어림 함수(rounding function)이다.
상기 상위 제어기는 상기 컨버터 밸브의 하나 이상을 관리한다.
상기 정상 서브 모듈은 정상 스위칭에 참여할 수 있는 서브 모듈이다.
상기 고장 서브 모듈은 바이패스 상태, 동기 상태(locked state) 및 컨버터 밸브 타워 상의 공(vacant, 空) 슬롯인 서브 모듈을 포함한다.
모든 변수의 첨자 i의 가치는 1에서 M까지이다.
상기 충전 방향은 서브 모듈 전압이 상승할 때의 브리지 암 전류의 방향이며, 상기 방전 방향은 상기 서브 모듈 전압이 하락할 때의 브리지 암 전류의 방향을 의미한다.
본 발명은 또한 서브 모듈 분배 제어 장치를 제공하고, 상기 장치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 방향 결정 유닛과, 가중치 해결 유닛, 선별 스위치 유닛, 브리지 암 입력 계산 유닛 및 밸브 기반 제어 입력 계산 유닛을 포함하며,
상기 방향 결정 유닛은 상기 획득 브리지 암 전류
Figure pct00029
에 따라 방향을 결정하며;
상기 가중치 해결 유닛은, 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압 과 정상 서브 모듈의 수
Figure pct00031
및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
Figure pct00032
일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
Figure pct00033
이다.
상기 선별 스위치 유닛은, 상기 방향 결정 유닛의 결정 결과에 따라 상기 관리된 밸브 기반 제어기의 상기 가중치 B i 를 선별하며, 상기 가중치를 상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛에 출력하며;
상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛은, 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의 수
Figure pct00034
=round
Figure pct00035
를, 상기 브리지 암 입력 계산 유닛에 의해 계산되는, 상응하는 브리지 암에 입력되는 가중치 B i 와 전체 수
Figure pct00036
에 따라, 계산하며, 여기서, round(어림)는 어림 함수 (rounding function)이다.
본 발명은 또한 서브 모듈 분배 제어 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 컨버터 밸브와 상위 제어기 및 밸브 기반 제어기를 포함하며, 상기 컨버터 밸브의 각 브리지 암의 모든 서브 모듈은 M그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥1이며, 상기 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수이거나 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 그 수가 동적으로 변하도록 하며,
각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 별도로 작동하며, 상기 상위 제어기는 7항에서 정의하는 서브 모듈 분배 제어 장치를 포함하며, 입력 서브 모듈의 수를 계산하며, 그 수를 상기 밸브 기반 제어기에 전달한다.
상기 실시 예는 단지 본 발명의 기술적 사상을 설명할 뿐이며, 본 발명의 보호범위를 제한하지 않는다. 본 발명이 제공하는 상기 기술적 해결 방안과 기술 사상에 근거한 모든 변형은 본 발명의 보호 범위 안에 들어간다.

Claims (8)

  1. 컨버터 밸브의 각 브리지 암의 모든 서브 모듈은 M 그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥1이며, 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수 또는 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 동적으로 그 수가 변하도록 하며, 각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 별도로 작동하며, 상위 제어기는 입력 서브 모듈은 수를 상기 밸브 기반 제어기에 제공하며, 입력 서브 모듈의 수는 다음과 같이 계산되는 특징의 서브 모듈 분배 제어 방법에서, 상기 입력 서브 모듈의 수의 계산은:
    (1) 각 밸브 기반 제어기는, 상기 밸브 기반 제어기가 관리한 정상 서브 모듈의 평균 전압
    Figure pct00037
    을 찾아내고, 상기 정상 서브 모듈의
    Figure pct00038
    의 수를 계산(count)하고, 상기 평균 전압과 수를 상기 상위 제어기에 전달하며;
    (2) 상기 상위 제어기는 브리지 암 전류
    Figure pct00039
    를 획득하고 방향을 결정하며;
    (3) 상기 상위 제어기는 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
    Figure pct00040
    과 정상 서브 모듈의 수
    Figure pct00041
    및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
    Figure pct00042
    일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
    Figure pct00043
    이며; 및
    (4) 상기 상위 제어기는 상응하는 브리지 암에 입력되는 서브 모듈의 전체 수
    Figure pct00044
    와 각 밸브 기반 제어기의 가중치 B i 에 따라 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의
    Figure pct00045
    =round
    Figure pct00046
    에 따라 계산하며, 여기서 round(어림)는 어림 함수 (rounding function)이며,
    상기 상위 제어기는 상기 컨버터 밸브의 하나 이상을 관리하며,
    상기 정상 서브 모듈은 정상 스위칭에 참여할 수 있는 서브 모듈이며,
    상기 고장 서브 모듈은 바이패스 상태, 동기 상태 (locked state) 및 컨버터 밸브 타워 상의 공(vacant, 空) 슬롯인 서브 모듈을 포함하며,
    모든 변수의 첨자 i의 가치는 1에서 M까지이며,
    상기 충전 방향은 서브 모듈 전압이 상승할 때의 브리지 암 전류의 방향이며, 상기 방전 방향은 상기 서브 모듈 전압이 하락할 때의 브리지 암 전류의 방향을 의미하며,
    본 발명은 또한 서브 모듈 분배 제어 장치를 제공하고, 상기 장치는, 도3에 도시한 바와 같이, 방향 결정 유닛과, 가중치 해결 유닛, 선별 스위치 유닛, 브리지 암 입력 계산 유닛 및 밸브 기반 제어 입력 계산 유닛을 포함하며,
    상기 방향 결정 유닛은 상기 획득 브리지 암 전류
    Figure pct00047
    에 따라 방향을 결정하며;
    상기 가중치 해결 유닛은, 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
    Figure pct00048
    과 정상 서브 모듈의 수
    Figure pct00049
    및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
    Figure pct00050
    일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
    Figure pct00051
    이며;
    상기 선별 스위치 유닛은, 상기 방향 결정 유닛의 결정 결과에 따라 상기 관리된 밸브 기반 제어기의 상기 가중치 B i 를 선별하며, 상기 가중치를 상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛에 출력하며;
    상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛은, 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의 수
    Figure pct00052
    =round
    Figure pct00053
    를, 상기 브리지 암 입력 계산 유닛에 의해 계산되는, 상응하는 브리지 암에 입력되는 가중치 B i 와 전체 수
    Figure pct00054
    에 따라, 계산하며, 여기서, round(어림)는 어림 함수(rounding function)인 서브 모듈 분배 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상위 제어기는 상기 컨버터 밸브의 하나 이상을 관리하는 서브 모듈 분배 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 정상 서브 모듈은 정상 스위칭에 참여할 수 있는 서브 모듈인 서브 모듈 분배 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고장 서브 모듈은 바이패스 상태, 동기 상태(locked state) 및 컨버터 밸브 타워 상의 공(vacant, 空) 슬롯인 서브 모듈을 포함하는 서브 모듈 분배 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 모든 변수의 첨자 i의 가치는 1에서 M까지인 서브 모듈 분배 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (3) 단계에서 상기 충전 방향은 서브 모듈 전압이 상승할 때의 브리지 암 전류의 방향이며, 상기 방전 방향은 상기 서브 모듈 전압이 하락할 때의 브리지 암 전류의 방향을 의미하는 서브 모듈 분배 제어 방법.
  7. 방향 결정 유닛과, 가중치 해결 유닛, 선별 스위치 유닛, 브리지 암 입력 계산 유닛 및 밸브 기반 제어 입력 계산 유닛을 포함하며 상기 방향 결정 유닛은 상기 획득 브리지 암 전류
    Figure pct00055
    에 따라 방향을 결정하며;
    상기 가중치 해결 유닛은, 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
    Figure pct00056
    과 정상 서브 모듈의 수
    Figure pct00057
    및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
    Figure pct00058
    일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
    Figure pct00059
    이며, 상기 선별 스위치 유닛은, 상기 방향 결정 유닛의 결정 결과에 따라 상기 관리된 밸브 기반 제어기의 상기 가중치 B i 를 선별하며, 상기 가중치를 상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛에 출력하며;
    상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛은, 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의 수
    Figure pct00060
    =round
    Figure pct00061
    를, 상기 브리지 암 입력 계산 유닛에 의해 계산되는, 상응하는 브리지 암에 입력되는 가중치 B i 와 전체 수
    Figure pct00062
    에 따라, 계산하며, 여기서, round(어림)는 어림 함수 (rounding function)인 서브 모듈 분배 제어 장치.
  8. 컨버터 밸브와 상위 제어기 및 밸브 기반 제어기를 포함하며, 상기 컨버터 밸브의 각 브리지 암의 모든 서브 모듈은 M그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥1이며, 상기 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수이거나 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 그 수가 동적으로 변하도록 하며, 각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 별도로 작동하며, 상기 상위 제어기는 7항에서 정의하는 서브 모듈 분배 제어 장치를 포함하며, 입력 서브 모듈의 수를 계산하며, 그 수를 상기 밸브 기반 제어기에 전달하는 서브 모듈 분배 제어 시스템.
KR1020177015115A 2014-12-11 2015-10-28 서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템 KR101842012B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410768743.3 2014-12-11
CN201410768743.3A CN105743360B (zh) 2014-12-11 2014-12-11 一种子模块分布式控制方法、装置和系统
PCT/CN2015/093086 WO2016091022A1 (zh) 2014-12-11 2015-10-28 一种子模块分布式控制方法、装置和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170066692A true KR20170066692A (ko) 2017-06-14
KR101842012B1 KR101842012B1 (ko) 2018-05-14

Family

ID=56106651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177015115A KR101842012B1 (ko) 2014-12-11 2015-10-28 서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9876420B2 (ko)
EP (1) EP3232555B1 (ko)
KR (1) KR101842012B1 (ko)
CN (1) CN105743360B (ko)
CA (1) CA2970423C (ko)
DK (1) DK3232555T3 (ko)
ES (1) ES2834852T3 (ko)
PT (1) PT3232555T (ko)
RU (1) RU2649973C1 (ko)
WO (1) WO2016091022A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106452043B (zh) * 2016-12-01 2019-05-07 南京南瑞继保电气有限公司 一种子模块分布式充电方法
CN106877714B (zh) * 2017-04-27 2019-04-16 国家电网公司 一种模块化多电平换流器分层放电控制系统及方法
CN107783519A (zh) * 2017-09-29 2018-03-09 南京南瑞继保电气有限公司 一种换流阀控制保护系统架构
CN109818508B (zh) * 2017-11-20 2021-02-09 南京南瑞继保电气有限公司 一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法及装置
CN110971132B (zh) * 2018-09-30 2023-10-20 西门子股份公司 模块化多电平换流器的控制系统、方法、装置和子模块
KR102639907B1 (ko) * 2021-01-27 2024-02-27 엘에스일렉트릭(주) 멀티레벨 컨버터 방식의 statcom 시스템 및 동작 방법
CN113193537B (zh) * 2021-05-17 2023-03-10 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 柔性直流换流阀控制保护系统功率模块故障诊断方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU983932A1 (ru) * 1981-04-29 1982-12-23 Chernikov Georgij B Устройство дл управлени высоковольтным тиристорным вентилем
EP1195877B1 (de) * 2000-10-06 2018-09-12 ABB Schweiz AG Stromrichtersystem mit durch einen Gleichspannungszwischenkreis verbundenen Stromrichtermodulen sowie Verfahren zum Betrieb
RU2178616C1 (ru) * 2000-12-05 2002-01-20 Ульяновский государственный технический университет Способ релейного управления m-фазным преобразователем на двухоперационных вентилях
US7157809B2 (en) 2002-09-12 2007-01-02 Toko, Inc. Method and circuits for inductive DC converters with current regulated output
US7498693B2 (en) * 2004-02-18 2009-03-03 Diversified Technologies, Inc. More compact and higher reliability power source system
US7851945B2 (en) * 2005-08-08 2010-12-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method of providing power
US8799308B2 (en) * 2007-10-19 2014-08-05 Oracle International Corporation Enhance search experience using logical collections
JP5438935B2 (ja) * 2008-08-29 2014-03-12 株式会社東芝 短絡距離継電器
US7889525B2 (en) * 2009-03-25 2011-02-15 Intersil Americas Inc. System and method for phase dropping and adding
JP5676919B2 (ja) 2010-05-25 2015-02-25 株式会社東芝 電力変換装置
US20140091622A1 (en) * 2011-04-15 2014-04-03 Deka Products Limited Partnership Modular Power Conversion System
JP2014042396A (ja) * 2012-08-22 2014-03-06 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 自励式電力変換装置
US8976554B2 (en) * 2012-09-18 2015-03-10 Siemens Corporation Control for fault-bypass of cascaded multi-level inverter
CN102916592A (zh) * 2012-11-12 2013-02-06 华北电力大学 一种模块化多电平换流器的子模块分组均压控制方法
CN103199729B (zh) * 2013-04-10 2016-01-20 国家电网公司 一种模块化多电平变流器子模块分组阶梯波调制方法
CN103280952B (zh) * 2013-04-23 2016-01-27 浙江大学 一种模块化多电平换流器的控制系统及其应用方法
DE102013212426A1 (de) * 2013-06-27 2014-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Umrichteranordnung mit parallel geschalteten Mehrstufen-Umrichtern sowie Verfahren zu deren Steuerung
CN103929081B (zh) 2014-04-14 2016-08-24 中国西电电气股份有限公司 一种用于模块化多电平换流器的子模块均压方法
CN104009663B (zh) 2014-05-22 2017-02-22 南京南瑞继保电气有限公司 一种适用于大容量模块化多电平换流器及协调控制方法
CN104038052B (zh) 2014-06-23 2016-07-06 上海交通大学 模块化多电平换流器电压均衡控制方法
US9906057B2 (en) * 2014-10-09 2018-02-27 Nec Corporation Modular multilvel converter and control framework for hybrid energy storage
US9639105B2 (en) * 2014-11-18 2017-05-02 International Business Machines Corporation Thermal management in a multi-phase power system
US10389114B2 (en) * 2014-11-25 2019-08-20 The Boeing Company Regulated transformer rectifier unit for aircraft systems

Also Published As

Publication number Publication date
KR101842012B1 (ko) 2018-05-14
EP3232555A1 (en) 2017-10-18
RU2649973C1 (ru) 2018-04-06
CN105743360A (zh) 2016-07-06
CA2970423C (en) 2019-08-27
EP3232555A4 (en) 2018-05-23
WO2016091022A1 (zh) 2016-06-16
PT3232555T (pt) 2020-12-07
EP3232555B1 (en) 2020-09-09
CA2970423A1 (en) 2016-06-16
ES2834852T3 (es) 2021-06-18
CN105743360B (zh) 2018-01-19
DK3232555T3 (da) 2020-12-07
US9876420B2 (en) 2018-01-23
US20170317574A1 (en) 2017-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101842012B1 (ko) 서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템
US10568232B2 (en) Modular uninterruptible power supply apparatus and methods of operating same
CN106575928B (zh) 模块化能量存储器直接转换器系统
KR101629397B1 (ko) 비대칭 모듈러 멀티레벨 컨버터 제어 장치 및 방법
KR101599565B1 (ko) 분산된 셀 제어를 가진 전력 컨버터
US8188726B2 (en) Method and arrangement to determine the cell capacitor voltage of a cell of a multi-cell power converter
EP3113350B1 (en) Modular multi-level converter and method of controlling voltage balancing of modular multi-level converter
US8522077B2 (en) Power supply grid switch
US9722425B2 (en) Determining a string configuration in a multistring-inverter
CN109473966A (zh) 电路、ac/dc变流模块、直流微电网及其控制方法
US20100097044A1 (en) Power optimization of operating multiple power supplies
KR20180064670A (ko) 무효전력보상장치 및 그 제어 방법
CN108988397B (zh) 一种储能变流器并联运行功率分配控制方法
CN113394780B (zh) 一种端口故障自动穿越的功率控制方法和系统
CN204131124U (zh) 特高压直流工程无接地极方式运行的控制设备
CN112003258B (zh) 耗能模块、耗能装置及其控制方法与控制装置
KR102660122B1 (ko) 모듈형 멀티레벨컨버터 및 그 제어방법
KR20240102510A (ko) 무효 전력 보상 장치
KR20220108562A (ko) 멀티레벨 컨버터 방식의 statcom 시스템 및 동작 방법
CN114977197A (zh) 一种混合式直流耗能装置及混合式直流耗能控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant