申请/专利权人：辽宁工程技术大学

申请日：2020-12-18

公开（公告）日：2024-03-08

公开（公告）号：CN112737381B

主分类号：H02M7/483

分类号：H02M7/483;H02M1/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.08#授权;2021.05.21#实质审查的生效;2021.04.30#公开

摘要：本发明涉及一种基于环流压降平衡（CirculatingCurrentVoltageDropBalance，CCVDB）的MMC电容电压波动抑制方法。该方法通过推导环流数学模型，子模块开关函数研究环流对子模块电容电压波动的作用机制，提出一种基于环流压降平衡的子模块电容电压波动抑制方法。基于MMC运行原理推导MMC上、下桥臂电压方程，CCVDB方法利用坐标变换求解得到环流2次分量的参考值，通过控制环流2次分量使子模块电容电压波动降低。针对环流抑制为零、电容电压二倍频分量抑制为零和CCVDB的三种电容电压波动抑制方法在直流母线电压突变和有功功率突变条件下进行对比研究，本发明能够有效抑制子模块电容电压波动，减小电容容值需求，降低电容电压总谐波畸变率。

主权项：1.一种基于环流压降平衡的MMC电容电压波动抑制方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：对于具有6个桥臂、6×N个子模块的三相N+1电平换流器，以a相为例基于MMC上下桥臂电流，推导三相输出电流isa和环流iza及交流侧电流、电压表达式；其特征在于：所述步骤1的过程如下：步骤1.1：a相输出电流isa和环流iza分别表示为 ipj、inj分别为流过j相上、下桥臂的电流，其中j＝a,b,c；步骤1.2：由式1可知桥臂电流与交流输出电流和环流有一定关系，得a相上、下桥臂电流表达式 步骤1.3：MMC环流只包含偶次谐波，其中2次分量为主要分量，环流可表示为iza＝Izdc+Iz2sin2ωt+θ3式中Izdc为环流直流分量，Izdc＝Idc3；Iz2和θ分别为a相环流2次分量的幅值和相位，ω为MMC交流侧系统频率；步骤1.4：a相交流侧电流和电压表达式为 式中Im和Um分别为a相交流侧电流和电压幅值，为系统功率因数角，δ为系统初相角，a相初相角为零，b、c相分别依次滞后120°；由上知a相交流侧电流可以表示为 步骤2：基于MMC环流及交流侧电流，应用基尔霍夫定律于MMC拓扑电路中，得出a相等效数学模型，推导得出在桥臂电抗Larm和桥臂电阻Rarm产生的环流压降；其特征在于：所述步骤2的过程如下：步骤2.1：将式3和式5代入式2得 将基尔霍夫电压定律应用于MMC拓扑电路中，得a相等效数学模型外部特性的特征方程如下： 将式7上、下两式相减得： 式中uza为a相环流iza在其桥臂电抗Larm和桥臂电阻Rarm产生的环流压降；步骤3：通过子模块开关函数研究环流对子模块电容电压波动的作用机制，桥臂电流通过上、下桥臂子模块开关函数耦合，得到子模块电容侧的电容电流；步骤3.1：上、下桥臂子模块开关函数分别为 式中M为电压调制比，步骤3.2：桥臂电流通过开关函数耦合到子模块电容侧产生子模块电容电流，如式10和11， 其中ic_pa和ic_na分别为上、下桥臂子模块电容电流，式10和11反映了MMC交直流侧功率平衡，其中直流分量在稳态时应为零，否则MMC系统将不稳定；式10和11中各频率ωn的电流乘以相应频率的电容阻抗可得相应频率的子模块电容电压波动分量，如式12， 步骤4：通过子模块电容电压波动分量及直流分量计算出子模块电容电压，考虑直流分量、1次分量、2次分量、3次分量，推导出桥臂总电压表达式；步骤4.1：由式12得到上、下桥臂子模块电容电压波动分量，如式13、14； 步骤4.2：子模块电容电压波动分量加上子模块电容电压直流分量Ucdc得上、下桥臂子模块电容电压，如式15和16； 步骤4.3：由式15和16可见子模块电容电压中含有直流分量、1次分量、2次分量、3次分量，其中同一相中上、下桥臂子模块电容电压的1次分量和3次分量幅值相等，相位相反；2次分量幅值相等，相位相同，同时，由两式可知，子模块电容电压与系统交流侧频率成反比，因此当MMC系统的交流侧频率降低时，子模块电容电压波动幅度将增大；MMC正常运行并充分发挥其优良谐波特性的一个重要前提是每相全部子模块电容电压相互之间必须均衡且电压波动很小，因此a相上、下桥臂电压表达式为 步骤4.4：a相桥臂总电压表达式如式18； 由式18可见桥臂电压含有2次分量和4次分量，且均与环流2次分量有关；由式15、16和18可知子模块电容电压和桥臂电压均与环流2次分量密切相关，因此对环流2次分量进行适当控制可以有效抑制子模块电容电压波动和桥臂电压波动；步骤5：根据环流压降，提出一种基于环流压降平衡的控制方法来抑制子模块电容电压波动，忽略损耗以及4次分量，推导出三相环流压降平衡方程表达式；步骤5.1：由式18，a相桥臂总电压4次分量较2次分量小，故忽略4次分量，得式19； 步骤5.2：将式3代入到式8，得 步骤5.3：将式19代入到式8，得式21； 步骤5.4：联立式20和21得式22，忽略系统损耗得式23； 步骤5.5：由式23得abc三相环流压降平衡方程表达式： 式中abc三相环流表达式为 步骤6：在dq旋转参考系下，通过对公式推导求解出环流二次分量参考值。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 辽宁工程技术大学 一种基于环流压降平衡的MMC电容电压波动抑制方法

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