專利名稱：一種模塊化多電平變換器電容分組預(yù)充電的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容分組預(yù)充電系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種模塊化多電平變換器電容分組預(yù)充電的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter, MMC)拓撲采用級聯(lián)式、模塊化構(gòu)造，無需功率器件直接串聯(lián)便可得到多電平的階梯電壓，具有較低的dU/dt和較低的電壓諧波含量，在中/高壓大容量系統(tǒng)(如柔性直流輸電)中具有廣闊的應(yīng)用前景。在應(yīng)用中，系統(tǒng)通常由兩個三相MMC裝置組成，該變換器拓撲結(jié)構(gòu)如圖I所示，圖中，每相上橋臂和下橋臂各有N個子模塊(Sub-modular，SM)級聯(lián)而成，各子模塊SM為半橋結(jié)構(gòu)，如圖2所示，子模塊直流側(cè)并聯(lián)有相同的電容器C。 在系統(tǒng)正常運行時，各子模塊電容電壓需要穩(wěn)定在其額定電壓附近，因此，在系統(tǒng)正常運行之前，必須對子模塊SM電容器C進行預(yù)充電，使電容電壓達到或接近其額定電壓。電容預(yù)充電可采取自勵充電方式，也可采用它勵充電方式。在《中國電機工程學報》2009年第29卷第30期1_6頁刊登的“新型多電平VSC子模塊電容參數(shù)與均壓策略”一文(作者丁冠軍等)提及了種簡要的利用輔助電源的它勵充電方式。選取大約等于子模塊額定電壓的直流電壓源，將其跨接于MMC變換器直流母線正負極之間，通過控制子模塊SM的投入和切除，使得子模塊SM電容電壓升至額定值附近。具體實施是給各相2N個子模塊的SI關(guān)斷信號，除待充電子模塊以外，其余2N-1個子模塊的S2給予觸發(fā)信號，如此直流電壓僅加載在待充電子模塊電容兩端，該子模塊充電，待該子模塊電容電壓達到所預(yù)定值附近，即完成該了模塊的充電。隨后給該子模塊S2觸發(fā)信號，同時下一個待充電子模塊S2給予關(guān)斷信號，充電對象轉(zhuǎn)移，如此順序進行，可實現(xiàn)各相子模塊的電容充電。但該方法需要專門的輔助充電電源和子模塊控制電源，并且每次僅單個子模塊投入充電，變換器的充電時間增倍。公開號為CN101795057A的中國專利公開的《無需輔助直流電源的二相模塊化多電平換流器起動方法》，提出一種在無需輔助直流電源的情況下，三相模塊化多電平換流器的自勵充電力法，該方法用交流系統(tǒng)線電壓替代上文中的直流電壓源，通過檢測橋臂電流流向和各子模塊電容電壓來控制各子模塊的開關(guān)狀態(tài)，完成換流器的子模塊的充電。具體過程為通過限流電阻將交流電壓引至變換器，給所有子模塊上開關(guān)器件SI給予關(guān)斷信號，給所有子模塊下開關(guān)器件S2給予觸發(fā)信號，檢測各橋臂的電流，當電流與充電方向一致時，給待充電子模塊下開關(guān)器件S2予關(guān)斷信號，該子模塊充電當電流與充電方向相反時，保持該子模塊下開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)，該子模塊電容電壓得以保持，如此反復(fù)，待子模塊電容電壓達到額定時，觸發(fā)導通該子模塊下開關(guān)器件S2，該子模塊的充電完畢，可轉(zhuǎn)而對下一個子模塊進行充電，重復(fù)上述步驟，直至橋臂所有的子模塊電容電壓均達到額定值附近，變換器子模塊電容完成充電。但該方法在變換器各橋臂/相充電過程中，每次僅單個子模塊投入充電，在同樣的限流電阻下，變換器的充電時間增倍；并且，在電容充電過程中，還需要檢測充電電流方向，控制較復(fù)雜；另外，在電容預(yù)充電之前，各子模塊必須外接獨立的控制電源，才能對開關(guān)器件進行控制，因此該方法不適合于子模塊控制電源通過電容電壓高位取能的供電方式。公開號為CN102170140A的中國專利公開的《一種模塊化多電平換流器柔性直流輸電系統(tǒng)的起動方法》，提出了一種用于柔性直流輸電的MMC起動方法，該方法采用了兩電平變換器常用的起動方法，即，首先通過限流電阻，對電容進行不控整流充電，待電容電壓穩(wěn)定后，解鎖開關(guān)管，旁路掉限流電阻，系統(tǒng)直接投入電容電壓閉環(huán)控制。具體過程分為三個階段第一階段，首先閉鎖所有開關(guān)管，打開限流電阻旁路開關(guān)，對兩個換流站MMC子模塊電容進行不控整流充電，待電容電壓穩(wěn)定后，進入第二階段，解鎖換流站MMC2的開關(guān)信號，并使其進入電容電壓閉環(huán)控制，待MMC2子模塊電容電壓穩(wěn)定后，進入第三階段，閉合限流電阻旁路開關(guān)，解鎖換流站MMCl的開關(guān)信號，并使其進入電容電壓閉環(huán)控制，待兩個換流站子模塊電容電壓穩(wěn)定后，充電結(jié)束。雖然該方法在第一和第二階段，由于存在限流電阻，電流沖擊并不大，但在第三階段開始時，由于電容電壓仍處于較低的臨界電壓附近(每個橋臂的所有子模塊電容電壓之和等于交流側(cè)電壓峰值)，但旁路掉限流電阻后，系統(tǒng)直接投入電容電壓閉環(huán)控制，在實際中仍然會產(chǎn)生很大的沖擊電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電系統(tǒng)及方法，它具有大大縮短電容預(yù)充電時間、降低限流電阻功率損耗和控制簡單的優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電系統(tǒng)，它包括至少一個模塊化多電平變換器MMC，所述模塊化多電平變換器MMC的交流側(cè)輸入端依次與交流側(cè)串聯(lián)起動限流電阻Rx、交流側(cè)斷路器RBKl和交流電源連接，所述模塊化多電平變換器包括M相上橋臂和下橋臂，所述橋臂包括N個半橋子模塊SM，N個半橋子模塊SM串聯(lián)與電抗器L連接，所述上橋臂的電抗器L與所述下橋臂的電抗器L相連，其連接點作為所述模塊化多電平變換器MMC交流側(cè)一相的輸入端，上橋臂的第一個半橋子模塊與正直流母線連接，下橋臂的第N個半橋子模塊與負直流母線連接，所述半橋子模塊包括上功率開關(guān)管SI和下功率開關(guān)管S2，上功率開關(guān)管SI和下功率開關(guān)管S2串聯(lián)之后與電容C并聯(lián)。所述一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電系統(tǒng)，它包括兩個模塊化多電平變換器MMC，分別為第一模塊化多電平變換器MMCl和第二模塊化多電平變換器MMC2，所述第一模塊化多電平變換器MMCl和第二模塊化多電平變換器MMC2通過直流母線連接在一起，第一模塊化多電平變換器MMCl的交流側(cè)輸入端依次與串聯(lián)起動限流電阻Rx、斷路器RBKl和交流電源連接，第二模塊化多電平變換器MMC2的交流側(cè)輸出端與斷路器RBK2連接?；谝环N模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電系統(tǒng)的一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電方法，具體步驟為步驟一將模塊化多電平變換器MMC中各相上橋臂和下橋臂中的半橋子模塊分組，將上橋臂和下橋臂的第一個半橋子模塊至第N/2個半橋子模塊分為第一組，將上橋臂和下橋臂中的第N/2+1個半橋子模塊至第N個半橋子模塊分為第二組，當N為奇數(shù)時采用四舍五入的方法進行取整處理；步驟二 閉鎖所有半橋子模塊的開關(guān)管SI和S2，閉合交流電源和斷路器BRK1，系統(tǒng)首先進入不控整流預(yù)充電階段；步驟三當電容充電使所有半橋子模塊SM開關(guān)管控制電源工作正常后，轉(zhuǎn)入分組預(yù)充電階段；步驟四觸發(fā)所述模塊化多電平變換器MMC的第二組半橋子模塊的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對MMC的第一組半橋子模塊電容充電，當MMC第一組半橋子模塊電容電壓達到其設(shè)定值時，第一組充電完畢，此時閉鎖模塊化多電平變換器MMC第二組半橋子模塊的下開關(guān)管S2，觸發(fā)模塊化多電平變換器MMC的第一組半橋子模塊的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對模塊化多電平變換器MMC的第二組半橋子模塊電容充電，當模塊化多電平變換器MMC第二組半橋子模塊電容電壓達到其設(shè)定值時，第二組也充電完畢，閉鎖模塊化多電平變換器MMC第 一組半橋子模塊的下開關(guān)管S2，模塊化多電平變換器MMCl的所有半橋子模塊電容預(yù)充電結(jié)束。所述步驟四中，對多電平模塊化MMC中各組的電容充電順序能互換?；谝环N模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電系統(tǒng)的一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電方法，具體步驟為步驟一將第一模塊化多電平變換器MMCl中各相上橋臂和下橋臂中的半橋子模塊分組，將上橋臂和下橋臂的第一個半橋子模塊至第N/2個半橋子模塊分為第一組，將上橋臂和下橋臂中的第N/2+1個半橋子模塊至第N個半橋子模塊分為第二組；步驟二 將第二模塊化多電平變換器MMC2中所有子模塊平均分成四組，設(shè)定第二模塊化多電平變換器MMC2各相的第一個半橋子模塊至第N/2個半橋子模塊為第一組，將第二模塊化多電平變換器MMC2各相下橋臂的第一個半橋子模塊至第N/2個半橋子模塊分為第二組，將第二模塊化多電平變換器MMC2的上橋臂的第N/2+1個半橋子模塊至第N個半橋子模塊分為第三組，將第二模塊化多電平變換器MMC2各相下橋臂的第N/2+1個半橋子模塊至第N個半橋子模塊分為第四組；步驟三閉鎖所有半橋子模塊的開關(guān)管SI和S2，斷開斷路器BRK2，閉合交流電源及斷路器BRKl，系統(tǒng)首先進入不控整流預(yù)充電階段； 步驟四當電容充電使所有子模塊SM開關(guān)管控制電源工作正常后，轉(zhuǎn)入分組預(yù)充電階段；步驟五觸發(fā)所述第一模塊化多電平變換器MMCl的第二組半橋子模塊的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對第一模塊化多電平變換器MMCl的第一組半橋子模塊電容充電，當?shù)谝荒K化多電平變換器MMCl第一組半橋子模塊電容電壓達到其設(shè)定值時，第一模塊化多電平變換器MMCl的第一組充電完畢，此時閉鎖第一模塊化多電平變換器MMCl第二組半橋子模塊的下開關(guān)管S2，觸發(fā)第一模塊化多電平變換器MMCl的第一組半橋子模塊的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對第一模塊化多電平變換器MMCl的第二組半橋子模塊電容充電，當?shù)谝荒K化多電平變換器MMCl第二組半橋子模塊電容電壓達到其設(shè)定值時，第一模塊化多電平變換器MMCl的第二組也充電完畢，閉鎖第一模塊化多電平變換器MMCl第一組半橋子模塊的下開關(guān)管S2，到此為止，第一模塊化多電平變換器MMCl的所有半橋子模塊電容預(yù)充電結(jié)束；步驟六系統(tǒng)轉(zhuǎn)入所述第二模塊化多電平變換器MMC2的分組預(yù)充電階段，設(shè)MMC2的分組用K表示(K=l，2，3，4)，設(shè)K的初值為I ;步驟七閉鎖所述第二模塊化多電平變換器MMC2待充電的第K組半橋子模塊的下開關(guān)管S2，觸發(fā)第二模塊化多電平變換器MMC2的除了第K組以外的半橋子模塊的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對第二模塊化多電平變換器MMC2的第K組半橋子模塊電容充電，當?shù)诙K化多電平變換器MMC2第K組半橋子模塊電容電壓達到其設(shè)定值時，第二模塊化多電平變換器MMC2的第K組充電完畢，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入對第二模塊化多電平變換器MMC2的下一組半橋子模塊電容充電；步驟八令K=K+1，如果K小于等于4，則重復(fù)步驟七，否則，閉鎖第二模塊化多電平變換器MMC2所有半橋子模塊的下開關(guān)管S2，第二模塊化多電平變換器MMC2的所有半橋子模塊電容預(yù)充電結(jié)束。本發(fā)明的有益效果 (I)采用分組預(yù)充電，不管變換器有幾相，也不管橋臂含有多少個半橋子模塊，對于第一模塊化多電平變換器的半橋子模塊僅分為兩組，對于第二變換器僅分為四組，大大縮短了充電時間；(2)本發(fā)明方法，在限流電阻上電壓降遠小于每次僅對單個子模塊充電時的電壓降，因此大大降低了限流電阻的功率；(3)不需要對充電電流方向進行檢測，控制簡單；(4)不需要投入電容電壓閉環(huán)控制，實現(xiàn)方便； (5)半橋子模塊控制電源可由電容電壓高位取能供電，不需要外部控制電源。


圖I是模塊化多電平變換器拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；圖Ia是圖I的半橋子模塊電路原理圖；圖2a是本發(fā)明的第一模塊化多電平變換器預(yù)充電電容分組示意圖；圖2b是本發(fā)明的第二模塊化多電平變換器預(yù)充電電容分組示意圖；圖3是具有一個變換器的電容分組預(yù)充電系統(tǒng)接線示意圖；圖4是具有兩個變換器的電容分組預(yù)充電系統(tǒng)接線示意圖；圖5是本發(fā)明的電容分組預(yù)充電流程圖；圖6是本發(fā)明的電容分組預(yù)充電電壓曲線圖。其中，I.第一模塊化多電平變換器，2.第二模塊化多電平變換器，3.半橋子模塊，4.斷路器RBK1，5.限流電阻Rx，6.交流電源，7.斷路器RBK2，8.模塊化多電平變換器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖I所示，給出了兩個模塊化多電平變換器拓撲結(jié)構(gòu)示意圖，它包括第一模塊化多電平變換器I和第二模塊化多電平變換器2，其中，每相有上/下兩個橋臂，每個橋臂由N個半橋子模塊3SM與電抗器L串聯(lián)而成；圖Ia給出了半橋子模塊3的拓撲結(jié)構(gòu)圖，由上/下兩個帶反并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管(SI和S2)與電容器C構(gòu)成。SI與S2串聯(lián)再與電容器C并聯(lián)。
圖2a給出了本發(fā)明的第一模塊化多電平變換器IMMCl電容預(yù)充電的分組示意圖，第一模塊化多電平變換器IMMCl上橋臂的上半?yún)^(qū)半橋子模塊3為每相上橋臂的I至N/2號半橋子模塊3，N為偶數(shù)時，上半?yún)^(qū)和下半?yún)^(qū)半橋子模塊3數(shù)量相等，N為奇數(shù)時，每個橋臂上半?yún)^(qū)和下半?yún)^(qū)半橋子模塊3數(shù)相差一個，N/2可以采用截尾或四舍五入進行取整處理。第一模塊化多電平變換器IMMCl下橋臂的分組方法與上述第一模塊化多電平變換器IMMCl上橋臂的分組方法相同，第一模塊化多電平變換器IMMC I電容預(yù)充電共分為兩組，兩個分組順序任意。本實施例采用將第一模塊化多電平變換器IMMCl上橋臂和下橋臂的上半?yún)^(qū)半橋子模塊3作為第一模塊化多電平變換器IMMCl電容預(yù)充電的第一組，并對第一組同時進行預(yù)充電，將第一模塊化多電平變換器IMMCl上橋臂和下橋臂的下半?yún)^(qū)半橋子模塊3電容作為第一模塊化多電平變換器IMMCl電容預(yù)充電的第二組，并對第二組同時進行預(yù)充電。圖2b給出了本發(fā)明的第二模塊化多電平變換器2MMC2電容預(yù)充電的分組示意圖，第二模塊化多電平變換器2MMC2上橋臂的上半?yún)^(qū)半橋子模塊3為每相上橋臂的I至N/2個半橋子模塊3，第二模塊化多電平變換器2上橋臂的下半?yún)^(qū)子模塊為每相上橋臂的N/2+1至N個半橋子模塊，N為偶數(shù)時，上半?yún)^(qū)和下半?yún)^(qū)半橋子模塊3數(shù)量相等，N為奇數(shù)時，每個橋 臂上半?yún)^(qū)和下半?yún)^(qū)半橋子模塊3數(shù)相差一個，N/2可以采用截尾或四舍五入進行取整處理。第二模塊化多電平變換器2MMC2下橋臂的分組方法與上述第二模塊化多電平變換器2MMC2上橋臂的分組方法相同。第二模塊化多電平變換器2MMC2電容預(yù)充電共分為四組，四個分組順序任意。本實施例采用將第二模塊化多電平變換器2MMC2上橋臂的上半?yún)^(qū)半橋子模塊3作為第二模塊化多電平變換器2MMC2電容預(yù)充電的第一組，將第二模塊化多電平變換器2MMC2下橋臂的上半?yún)^(qū)半橋子模塊3作為第二模塊化多電平變換器2MMC2電容預(yù)充電的第二組，將第二模塊化多電平變換器2MMC2上橋臂的下半?yún)^(qū)半橋子模塊3作為第二模塊化多電平變換器2MMC2電容預(yù)充電的第三組，將第二模塊化多電平變換器2MMC2下橋臂的下半?yún)^(qū)半橋子模塊3作為第二模塊化多電平變換器2MMC2電容預(yù)充電的第四組。圖3給出了含有一個模塊化多電平變換器8MMC的電容預(yù)充電系統(tǒng)接線示意圖，圖中模塊化多電平變換器8MMC交流側(cè)通過限流電阻Rx5及斷路器RBK14與交流電源6相連。圖4給出了含有兩端模塊化多電平變換器8的電容預(yù)充電系統(tǒng)接線示意圖，圖中第一模塊化多電平變換器IMMCl交流側(cè)通過限流電阻Rx5及斷路器RBK14與交流電源6相連，第二模塊化多電平變換器2MMC2交流側(cè)斷路器RBK27在電容預(yù)充電過程中始終斷開，第一模塊化多電平變換器IMMCl與第二模塊化多電平變換器2MMC2通過兩條直流母線相連。圖5給出了是本發(fā)明的模塊化多電平變換器8電容分組預(yù)充電方法流程圖。對于圖4的兩個模塊化多電平變換器8的電容預(yù)充電步驟具體實施如下(I)閉鎖所有半橋子模塊3的開關(guān)管SI和S2，斷開斷路器BRK27，閉合交流電源6和斷路器BRK14，系統(tǒng)首先進入不控整流預(yù)充電階段；(2)當電容充電使所有半橋子模塊3SM控制電源工作正常后，轉(zhuǎn)入分組預(yù)充電階段；(3)觸發(fā)所述第一模塊化多電平變換器IMMCl的第二組半橋子模塊3的下開關(guān)管S2導通,系統(tǒng)對第一模塊化多電平變換器IMMCl的第一組半橋子模塊3電容充電，當?shù)谝荒K化多電平變換器IMMCl第一組半橋子模塊3電容電壓達到其設(shè)定值時，第一組充電結(jié)束，此時閉鎖第一模塊化多電平變換器IMMCl第二組半橋子模塊3的下開關(guān)管S2，觸發(fā)變換器第一模塊化多電平變換器IMMCl的第一組半橋子模塊3的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對第一模塊化多電平變換器IMMCl的第二組半橋子模塊3電容充電，當?shù)谝荒K化多電平變換器I第二組半橋子模塊3電容電壓達到其設(shè)定值時，第二組充電結(jié)束，閉鎖第一模塊化多電平變換器IMMCl第一組半橋子模塊3的下開關(guān)管S2，到此為止，第一模塊化多電平變換器IMMCl的所有半橋子模塊3電容預(yù)充電結(jié)束；(4)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入所述第二模塊化多電平變換器2MMC2的分組預(yù)充電階段，設(shè)第二模塊化多電平變換器2MMC2的分組用K表示(K=l，2，3，4)，設(shè)K的初值為I ;(5)閉鎖第二模塊化多電平變換器2MMC2待充電的第K組半橋子模塊3的下開關(guān)管S2，觸發(fā)第二模塊化多電平變換器2MMC2的除了第K組以外的半橋子模塊3的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對第二模塊化多電平變換器2MMC2的第K組半橋子模塊3電容充電，當?shù)诙K化多電平變換器2MMC2第K組半橋子模塊3電容電壓達到其設(shè)定值時，第K組充電完畢，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入對第二模塊化多電平變換器2MMC2的下一組半橋子模塊3電容充電；
(6)令K=K+1，如果K小于等于4，則重復(fù)步驟(5)，否則，閉鎖第二模塊化多電平變換器2MMC2所有半橋子模塊3的下開關(guān)管S 2，第二模塊化多電平變換器2MMC2的所有半橋子模塊3電容預(yù)充電結(jié)束。上述步驟(3)中第一模塊化多電平變換器IMMCl的各組之間的充電順序可以互換。上述步驟(4)至(6)中第二模塊化多電平變換器2MMC2的各組之間的充電順序可以互換。對于圖3給出的只有一個模塊化多電平變換器8MMC，則忽略上述步驟的(4)至
(6)。當模塊化多電平變換器的所有子模塊電容預(yù)充電結(jié)束后，在系統(tǒng)投入正常運行之前，需要將所述限流電阻6Rx短路掉。圖6給出了是本發(fā)明的電容分組預(yù)充電方法的充電電壓波形圖。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電系統(tǒng)，其特征是，它包括至少一個模塊化多電平變換器MMC，所述模塊化多電平變換器MMC的交流側(cè)輸入端依次與交流側(cè)串聯(lián)起動限流電阻Rx、交流側(cè)斷路器RBKl和交流側(cè)電源連接，所述模塊化多電平變換器包括M相上橋臂和下橋臂，所述橋臂包括N個半橋子模塊SM，N個半橋子模塊SM串聯(lián)與電抗器L連接，所述半橋子模塊包括上功率開關(guān)管SI和下功率開關(guān)管S2，功率開關(guān)管SI和下功率開關(guān)管S2串聯(lián)之后與電容C并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求I所述一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電系統(tǒng)，其特征是，所述模塊化多電平變換器包括兩個模塊化多電平變換器MMC，分別為第一模塊化多電平變換器MMCl和第二模塊化多電平變換器MMC2，所述第一模塊化多電平變換器MMCl和第二模塊化多電平變換器MMC2通過直流母線連接在一起，第一模塊化多電平變換器MMCl的交流側(cè)輸入端依次與串聯(lián)起動限流電阻Rx、斷路器RBKl和交流電源連接，第二模塊化多電平變換器MMC2的交流側(cè)輸出端與斷路器RBK2連接。
3.基于權(quán)利要求I所述的一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電系統(tǒng)的一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電方法，具體步驟為 步驟一對模塊化多電平變換器MMC中各相上橋臂和下橋臂中的半橋子模塊分組； 步驟二 閉鎖所有半橋子模塊的開關(guān)管SI和S2，閉合交流電源及斷路器BRK1，進入不控整流預(yù)充電階段； 步驟三當電容充電使所有半橋子模塊SM開關(guān)管控制電源工作正常后，轉(zhuǎn)入分組預(yù)充電階段； 步驟四對模塊化多電平變換器MMC的半橋子模塊中的電容分組充電。
4.如權(quán)利要求3所述的模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電方法，其特征是，所述步驟一種的具體分組方式為設(shè)定上橋臂和下橋臂的第一個半橋子模塊至第N/2個半橋子模塊為第一組，設(shè)定上橋臂和下橋臂中的第N/2+1個半橋子模塊至第N個半橋子模塊為第二組，當N為奇數(shù)時采用四舍五入的方法進行取整處理。
5.如權(quán)利要求3所述的模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電方法，其特征是，所述步驟四中的具體步驟為 (1)觸發(fā)所述模塊化多電平變換器MMC的第二組半橋子模塊的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對模塊化多電平變換器MMC的第一組半橋子模塊電容充電，當模塊化多電平變換器MMC第一組半橋子模塊電容電壓達到其設(shè)定值時，第一組充電完畢； (2)閉鎖模塊化多電平變換器MMC第二組半橋子模塊的下開關(guān)管S2，觸發(fā)模塊化多電平變換器MMC的第一組半橋子模塊的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對模塊化多電平變換器MMC的第二組半橋子模塊電容充電，當模塊化多電平變換器MMC第二組半橋子模塊電容電壓達到其設(shè)定值時，第二組也充電完畢； (3)閉鎖模塊化多電平變換器MMC第一組半橋子模塊的下開關(guān)管S2，模塊化多電平變換器MMC的所有半橋子模塊電容預(yù)充電結(jié)束。
6.基于權(quán)利要求2所述的基于一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電系統(tǒng)的一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電方法，其特征是，具體步驟為 步驟一對第一模塊化多電平變換器MMCl中各相上橋臂和下橋臂中的半橋子模塊分組；步驟二 對第二模塊化多電平變換器MMC2中所有半橋子模塊平均分組； 步驟三閉鎖所有半橋子模塊的開關(guān)管SI和S2，斷開斷路器BRK2，閉合交流電源及斷路器BRKl，系統(tǒng)首先進入不控整流預(yù)充電階段； 步驟四當電容充電使所有半橋子模塊SM開關(guān)管控制電源工作正常后，轉(zhuǎn)入分組預(yù)充電階段； 步驟五對第一模塊化多電平變換器MMCl的半橋子模塊中的電容充電； 步驟六系統(tǒng)轉(zhuǎn)入對第二變換器MMC2的分組預(yù)充電階段，設(shè)MMC2的分組用K表示，K=I, 2, 3，4，設(shè)K的初值為I ； 步驟七對第二模塊化多電平變換器MMC2的半橋子模塊中的電容充電； 步驟八令K=K+1，如果K小于等于4，則重復(fù)步驟七，否則，閉鎖第二模塊化多電平變換器MMC2所有半橋子模塊的下開關(guān)管S2，第二模塊化多電平變換器MMC2的所有半橋子模塊電容預(yù)充電結(jié)束。
7.如權(quán)利要求6所述的一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電方法，其特征是，所述步驟一的具體分組方式為設(shè)定上橋臂和下橋臂的第一個半橋子模塊至第Ν/2個半橋子模塊為第一組，設(shè)定上橋臂和下橋臂中的第Ν/2+1個半橋子模塊至第N個半橋子模塊為第二組，當N為奇數(shù)時采用四舍五入的方法進行取整處理。
8.如權(quán)利要求6所述的一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電方法，其特征是，所述步驟二中的具體分組方式為設(shè)定第二模塊化多電平變換器MMC2各相的第一個半橋子模塊至第Ν/2個半橋子模塊為第一組，設(shè)定第二模塊化多電平變換器MMC2各相下橋臂的第一個半橋子模塊至第Ν/2個半橋子模塊為第二組，設(shè)定第二模塊化多電平變換器MMC2的上橋臂的第Ν/2+1個半橋子模塊至第N個半橋子模塊為第三組，設(shè)定第二模塊化多電平變換器MMC2各相下橋臂的第Ν/2+1個半橋子模塊至第N個半橋子模塊為第四組，當N為奇數(shù)時采用四舍五入的方法進行取整處理。
9.如權(quán)利要求6所述的一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電方法，其特征是，所述步驟五的具體步驟為 (1)觸發(fā)所述第一模塊化多電平變換器MMCl的第二組半橋子模塊的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對第一模塊化多電平變換器MMCl的第一組半橋子模塊電容充電，當?shù)谝荒K化多電平變換器MMCl第一組半橋子模塊電容電壓達到其設(shè)定值時，第一組充電完畢； (2)閉鎖第一模塊化多電平變換器MMCl第二組子模塊的下開關(guān)管S2，觸發(fā)第一模塊化多電平變換器MMCl的第一組半橋子模塊的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對第一模塊化多電平變換器MMCl的第二組半橋子模塊電容充電，當?shù)谝荒K化多電平變換器MMCl第二組半橋子模塊電容電壓達到其設(shè)定值時，第二組也充電完畢； (3)閉鎖第一模塊化多電平變換器MMCl第一組半橋子模塊的下開關(guān)管S2，到此為止，第一模塊化多電平變換器MMCl的所有半橋子模塊電容預(yù)充電結(jié)束。
10.如權(quán)利要求6所述的一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電方法，其特征是，所述步驟七的具體步驟為 (O閉鎖所述第二模塊化多電平變換器MMC2待充電的第K組半橋子模塊的下開關(guān)管S2，觸發(fā)第二模塊化多電平變換器MMC2的除了第K組以外的半橋子模塊的下開關(guān)管S2導通，系統(tǒng)對第二模塊化多電平變換器MMC2的第K組半橋子模塊電容充電，當?shù)诙K化多電平變換器MMC2第K組半橋子模塊電容電壓達到其設(shè)定值時，第K組充電完畢；(2)系 統(tǒng)轉(zhuǎn)入對第二模塊化多電平變換器MMC2的下一組半橋子模塊電容充電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模塊化多電平變換器電容的分組預(yù)充電系統(tǒng)，它包括至少一個模塊化多電平變換器MMC，所述模塊化多電平變換器MMC的交流側(cè)輸入端依次與串聯(lián)起動限流電阻Rx、斷路器RBK1和交流電源連接，或者包括兩個模塊化多電平變換器MMC，分別為第一模塊化多電平變換器MMC1和第二模塊化多電平變換器MMC2，一種模塊化多電平變換器電容分組預(yù)充電方法，將兩個模塊化多電平變換器MMC的半橋子模塊分別分為兩組和四組，進行分組預(yù)充電，縮短了電容預(yù)充電時間，降低了限流電阻功率損耗。該方法不需要檢測充電電流方向，不需要投入電容電壓閉環(huán)控制，實現(xiàn)方便，控制簡單。
文檔編號H02M1/36GK102832801SQ20121035068
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者王廣柱 申請人:山東大學