一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法
2023-05-26 22:36:51 2
一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法，屬於電力電子及用戶電力【技術領域】。本發明通過將閥級設備接收到的三相調製信號，經過相關運算得到上下橋臂應該投入的子模塊數，然後將採集回來的子模塊電容電壓值按照從小到大的順序進行排序，最後判斷橋臂電流的方向，如果是充電電流則投入電容電壓較小的子模塊，如果是放電電流則投入電容電壓較大的子模塊。本發明的閥級控制方法能夠在明顯降低排序算法所佔用時間的同時保持電容電壓均衡，保證閥級控制周期達到微秒級的水平下，能夠有效的維持所有橋臂子模塊電容電壓處於同一水平，且交流輸出電壓諧波含量低，有利於減少系統的損失，也降低了工程造價。
【專利說明】一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法，屬於電力電子及用戶電力技 術領域。
【背景技術】
[0002] 相對於傳統的柔性直流輸電系統(基於IGBT串聯技術)，基於模塊化多電平換流器 (modularmultilevelconverter, MMC)的柔性直流輸電系統因其結構簡單，易於工程實施等 特點在近年來引起了國內外專家學者的廣泛關注。
[0003] MMC拓撲結構中一個重要的特點是將儲能電容放到了串聯的子模塊當中。這帶來 了 一系列的問題，比如由於橋臂電流的存在，使得各個子模塊的電容電壓時刻在變化，如何 保持每個子模塊的電容電壓穩定成為一個技術難點，且隨著電平數的增多，傳統高壓直流 的閥基電子設備已不適用，故需增加專門的閥級控制來實現子模塊電容電壓的均衡控制。 由於電平數很高的情況下，閥級控制器需在短時間內處理大量數據，故還需將調製算法、排 序算法和選擇算法協同考慮，以達到降低控制周期的目的。由於柔性直流輸電系統拓撲結 構上的對稱性，閥級控制算法適用於整流側和逆變側，且可以根據不同電平數的柔性直流 輸電系統進行靈活調整，隨著電平數的增多，並不會明顯增加閥級控制器的控制周期。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法，以解決目前閥級控 制過程在電平數很高的情況下需要在短時間內處理大量數據的問題。
[0005] 本發明為解決上述技術問題而提供1. 一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法， 其特徵在於，該閥級控制方法的步驟如下：
[0006] 1)根據柔性直流輸電系統中閥級設備極控下發的信號，確定閥級設備各相上下橋 臂實際投入的子模塊數NU和Nl，Nu表示上橋臂應投入的子模塊數，N1表示下橋臂投入的 子模塊數；
[0007] 2)將接收到的閥級設備各相上下橋臂的子模塊電容電壓分別按照從小到大的順 序進行排序；
[0008] 3)根據橋臂電流方向和電壓排序結果，選擇投入相應的子模塊個數，如果橋臂的 電流方向為充電電流，則投入電容電壓較低的Nu或N1個子模塊，如果橋臂的電流方向為放 電電流，則投入電容電壓較高的Nu或N1個子模塊。
[0009] 所述的步驟1)中換流閥各相上下橋臂實際投入的子模塊數的計算過程如下：
[0010] A.將閥級設備極控下發的調製信號Mod_ref j, j=a, b, c擴大N/2倍，即
【權利要求】
1. 一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法，其特徵在於，該閥級控制方法的步驟如 下： 1) 根據柔性直流輸電系統中閥級設備極控下發的信號，確定閥級設備各相上下橋臂實 際投入的子模塊數Nu和NI,Nu表示上橋臂應投入的子模塊數，Nl表示下橋臂投入的子模 塊數； 2) 將接收到的閥級設備各相上下橋臂的子模塊電容電壓分別按照從小到大的順序進 行排序； 3) 根據橋臂電流方向和電壓排序結果，選擇投入相應的子模塊個數，如果橋臂的電流 方向為充電電流，則投入電容電壓較低的Nu或Nl個子模塊，如果橋臂的電流方向為放電電 流，則投入電容電壓較高的Nu或Nl個子模塊。
2. 根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的閥級控制方法，其特徵在於，所述的步 驟1)中換流閥各相上下橋臂實際投入的子模塊數的計算過程如下： A. 將閥級設備極控下發的調製信號Mod_refj,j=a,b,c擴大N/2倍，即 M = 其中N為一個橋臂不含冗餘模塊對應的子模塊總數，j代表 相； N B. 將Mod_st印 1 信號向上偏移N/2，即yW- =γ+ 價/71 C. 將Mod_st印2信號取整，得到上橋臂投入子模塊數Nuj，由於在柔性直流輸電系統中 Nuj+Nlj=N，故下橋臂投入子模塊數NIj=N-Nuj，即 NUJ=round(Mod_step2) Nlj=N-Nuj 其中Nuj代表j相的上橋臂投入的子模塊數，Nlj代表j相的下橋臂投入的子模塊數。
3. 根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的閥級控制方法，其特徵在於，所述步驟 2) 中對每相上下橋臂子模塊電容電壓的排序過程如下： a. 分別查看各個子模塊電容電壓，將比其電容電壓小的子模塊的個數記錄下來，得到 序號Ml、M2、M3…MN; b. 將得到的序號M1、M2、M3…麗的大小進行排序。
4. 根據權利要求3所述的柔性直流輸電系統的閥級控制方法，其特徵在於，所述步驟 3) 中選擇投入相應的子模塊過程如下： 如果橋臂上的電流方向為充電電流時，投入排序過程中序號比Nu或Nl小的子模塊，即 電容電壓較低的子模塊，若為放電電流，選擇算法投入排序算法序號中比（N-Nu)或（N-Nl) 大的子模塊，即電容電壓較高的子模塊。
5. 根據權利要求3所述的柔性直流輸電系統的閥級控制方法，其特徵在於，所述排序 過程可根據應用電平數的不同既可以串行執行也可以並行執行。
【文檔編號】H02J1/00GK104269838SQ201410156057
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】張群, 郝俊芳, 嚴兵, 趙倩, 陳朋, 張愛玲 申請人:許繼集團有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 國家電網公司