混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，特別是涉及混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]級聯(lián)多電平換流器具有模塊化設(shè)計(jì)、交直流諧波含量低、電壓和容量擴(kuò)展容易等優(yōu)點(diǎn)，在柔性直流輸電領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有柔性直流輸電采用的級聯(lián)多電平換流器，其每個(gè)橋臂的功率模塊全部采用半橋結(jié)構(gòu)。半橋結(jié)構(gòu)的功率模塊不具備直流故障自清除能力，即在直流側(cè)發(fā)生雙極短路的情況下，半橋功率模塊反并聯(lián)二極管的“整流效應(yīng)”使交流系統(tǒng)持續(xù)向故障點(diǎn)饋入短路電流，威脅換流閥等主設(shè)備安全。為了切除短路故障，需要跳開換流器交流側(cè)進(jìn)線開關(guān)。該措施的故障清除速度較慢，故障清除后系統(tǒng)恢復(fù)輸電的速度也較慢。
[0003]混合型級聯(lián)多電平換流器包括多個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂的功率模塊包括半橋功率模塊和全橋功率模塊，由于全橋功率模塊具備直流故障自清除能力，因此在合理配置半橋和全橋功率模塊數(shù)量的基礎(chǔ)上，混合型級聯(lián)多電平換流器也具備直流故障自清除能力。該方法清除直流雙極短路故障的速度較快，故障清除后系統(tǒng)恢復(fù)輸電的速度也較快。由于半橋、全橋功率模塊的混合使用，混合型級聯(lián)多電平換流器的功率模塊電容電壓平衡不同于半橋型、全橋型級聯(lián)多電平換流器。
[0004]目前已有學(xué)者提出半橋和全橋功率模塊間的平衡控制方法，該方法需要對半橋和全橋功率模塊電壓的平均值進(jìn)行閉環(huán)控制，處理過程復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量大，對控制系統(tǒng)的處理能力有較高要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要針對現(xiàn)有混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法處理過程復(fù)雜且數(shù)據(jù)處理量大的問題，提供一種簡單且數(shù)據(jù)處理量小的混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法與系統(tǒng)。
[0006]一種混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法，混合型級聯(lián)多電平換流器中橋臂的功率模塊包括全橋功率模塊和半橋功率模塊；
[0007]以所述混合型級聯(lián)多電平換流器中每個(gè)單個(gè)橋臂為研究對象，所述混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法包括步驟:
[0008]獲取每個(gè)單個(gè)橋臂中所有功率模塊的電容電壓，根據(jù)單個(gè)橋臂中所有功率模塊的電容電壓，對所述單個(gè)橋臂中所有功率模塊進(jìn)行預(yù)設(shè)順序排序，獲得電容電壓排序結(jié)果；
[0009]獲取所述單個(gè)橋臂的參考波，對所述單個(gè)橋臂的參考波采用就近取整原則，獲得所述單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量，記錄所述單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量為符號M，其中，M為整數(shù)，當(dāng)M為正數(shù)時(shí)，表示所述單個(gè)橋臂需要M個(gè)功率模塊輸出正電平，所述單個(gè)橋臂中剩余功率模塊輸出零電平，當(dāng)M為負(fù)數(shù)時(shí)，表示所述單個(gè)橋臂需要ImI個(gè)功率模塊輸出負(fù)電平，所述單個(gè)橋臂中剩余功率模塊輸出零電平；
[0010]判斷所述單個(gè)橋臂的電流方向，并根據(jù)所述電容電壓排序結(jié)果、所述單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量M以及單個(gè)橋臂電流方向，調(diào)節(jié)所述單個(gè)橋臂中全橋功率模塊和半橋功率模塊的輸出電平。
[0011 ] 一種混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡系統(tǒng)，混合型級聯(lián)多電平換流器中橋臂的功率模塊包括全橋功率模塊和半橋功率模塊；
[0012]以所述混合型級聯(lián)多電平換流器中每個(gè)單個(gè)橋臂為研究對象，所述混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡系統(tǒng)包括步驟:
[0013]排序模塊，用于獲取每個(gè)單個(gè)橋臂中所有功率模塊的電容電壓，根據(jù)單個(gè)橋臂中所有功率模塊的電容電壓，對所述單個(gè)橋臂中所有功率模塊進(jìn)行預(yù)設(shè)順序排序，獲得電容電壓排序結(jié)果；
[0014]功率模塊投入數(shù)量計(jì)數(shù)模塊，用于獲取所述單個(gè)橋臂的參考波，對所述單個(gè)橋臂的參考波采用就近取整原則，獲得所述單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量，記錄所述單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量為符號M，其中，M為整數(shù)，當(dāng)M為正數(shù)時(shí)，表示所述單個(gè)橋臂需要M個(gè)功率模塊輸出正電平，所述單個(gè)橋臂中剩余功率模塊輸出零電平，當(dāng)M為負(fù)數(shù)時(shí)，表示所述單個(gè)橋臂需要|M|個(gè)功率模塊輸出負(fù)電平，所述單個(gè)橋臂中剩余功率模塊輸出零電平；
[0015]調(diào)節(jié)模塊，用于判斷所述單個(gè)橋臂的電流方向，并根據(jù)所述電容電壓排序結(jié)果、所述單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量M以及單個(gè)橋臂電流方向，調(diào)節(jié)所述單個(gè)橋臂中全橋功率模塊和半橋功率模塊的輸出電平。
[0016]本發(fā)明混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法與系統(tǒng)，以所述混合型級聯(lián)多電平換流器中每個(gè)單個(gè)橋臂為研究對象，根據(jù)單個(gè)橋臂中所有功率模塊的電容電壓，對所述單個(gè)橋臂中所有功率模塊進(jìn)行預(yù)設(shè)順序排序，獲得電容電壓排序結(jié)果，對所述單個(gè)橋臂的參考波采用就近取整原則，獲得所述單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量M，根據(jù)電容電壓排序、單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量M以及橋臂中電流方向合理安排單個(gè)橋臂中全橋功率模塊和半橋功率模塊的觸發(fā)脈沖，實(shí)現(xiàn)混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法第一個(gè)實(shí)施例的流程不意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法第二個(gè)實(shí)施例的流程不意圖；
[0019]圖3為三相混合型級聯(lián)多電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖4為本發(fā)明混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡系統(tǒng)第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡系統(tǒng)第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1、圖2所示，一種混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法，混合型級聯(lián)多電平換流器中橋臂的功率模塊包括全橋功率模塊和半橋功率模塊；
[0023]以混合型級聯(lián)多電平換流器中每個(gè)單個(gè)橋臂為研究對象，混合型級聯(lián)多電平換流器的電容電壓平衡方法包括步驟:
[0024]混合型多電平換流器中包括多個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂均包括一部分全橋功率模塊和一部分半橋功率模塊，在本發(fā)明中，對混合型多電平換流器中各個(gè)橋臂單獨(dú)作為研究對象，即對混合型多電平換流器中各個(gè)橋臂進(jìn)行如下操作，該操作對象為混合型多電平換流器中每一個(gè)橋臂。
[0025]SlOO:獲取每個(gè)單個(gè)橋臂中所有功率模塊的電容電壓，根據(jù)單個(gè)橋臂中所有功率模塊的電容電壓對單個(gè)橋臂中所有功率模塊進(jìn)行預(yù)設(shè)順序排序，獲得電容電壓排序結(jié)果。
[0026]不區(qū)分單個(gè)橋臂中功率模塊類型(全橋功率模塊和半橋功率模塊)，獲取每個(gè)單個(gè)橋臂中所有功率模塊的電容電壓，根據(jù)單個(gè)橋臂中所有功率模塊的電容電壓對單個(gè)橋臂中所有功率模塊進(jìn)行預(yù)設(shè)順序排序。這里的預(yù)設(shè)順序是指預(yù)先設(shè)定的順序，例如可以是升序或者降序排列，當(dāng)選擇升序時(shí)，即根據(jù)功率模塊的電容電壓從小到大的順序排列功率?！缐?，當(dāng)選擇降序時(shí)，即根據(jù)功率模塊的電容電壓從大到小的順序排列功率模塊。
[0027]S200:獲取所述單個(gè)橋臂的參考波，對單個(gè)橋臂的參考波采用就近取整原則，獲得單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量，記錄單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量為符號M，其中，M為整數(shù)，當(dāng)M為正數(shù)時(shí)，表示單個(gè)橋臂需要M個(gè)功率模塊輸出正電平，單個(gè)橋臂中剩余功率模塊輸出零電平，當(dāng)M為負(fù)數(shù)時(shí)，表示單個(gè)橋臂需要|M|個(gè)功率模塊輸出負(fù)電平，單個(gè)橋臂中剩余功率模塊輸出零電平。
[0028]單個(gè)橋臂的參考波可以借助相關(guān)儀器設(shè)備進(jìn)行采集，對于就近取整原則，可以理解為選擇距離當(dāng)前距離最近的整數(shù)，例如4.4就近取整為整數(shù)4 ;4.6就近取整為整數(shù)5 ;對于4.5這種特殊情況我們就近取整可以選擇4或5。需要指出，橋臂中功率模塊可以輸出正電平、可以輸出負(fù)電平也可以輸出零電平，符號M為單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量，這里的數(shù)量不是單純指代單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊的個(gè)數(shù)，M為整數(shù)，M可以為正或者為負(fù)，當(dāng)M為正數(shù)時(shí)，表示單個(gè)橋臂需要M個(gè)功率模塊輸出正電平，單個(gè)橋臂中其他功率模塊輸出零電平，當(dāng)M為負(fù)數(shù)時(shí)，表示單個(gè)橋臂需要|M|個(gè)功率模塊輸出負(fù)電平，單個(gè)橋臂中其他功率模塊輸出零電平。
[0029]S300:判斷單個(gè)橋臂的電流方向，并根據(jù)電容電壓排序結(jié)果、單個(gè)橋臂所需投入的功率模塊數(shù)量M以及單個(gè)橋臂電流方向，調(diào)節(jié)單個(gè)橋臂中全橋功率模塊和半橋功率模塊的輸出電平。
[0030]單個(gè)橋臂中電流方向可以以單個(gè)橋臂中對輸出正電平的半橋功率模塊電容充放電方向作為基準(zhǔn)，具體來說，可以以單個(gè)橋臂中對輸出正電平的半橋功率模塊電容充電方向?yàn)檎詥蝹€(gè)橋臂中對輸出正電平的半橋功率模塊電容放電方向?yàn)樨?fù)。
[0031]在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟S300具體包括:
[0032]S320:當(dāng)M為正數(shù)時(shí)，判斷單個(gè)橋臂的電流方向的正負(fù)，當(dāng)單個(gè)橋臂的電流方向?yàn)檎龝r(shí)，將單個(gè)