模块化多电平换流器子模块均压电阻阻值建模和计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及模块化多电平换流器子模块均压电阻阻值建模和计算方法，属于电力 系统柔性输配电和电力电子技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子器件及其控制理论与技术的快速发展，模块化多电平换流器 (modular multilevel converter，MMC)作为一种新型、技术先进的电压源换流器，以其优 越的模块化设计、良好的扩展性等优势，近年来在直流输电领域得到越来越广泛的实际应 用。
[0003] 模块化多电平换流器每个桥臂由几十甚至数百个子模块组成，由于每个桥臂上的 子模块是串联关系，所以当桥臂内的某个单个子模块的电容电压发生波动时，可能会导致 整个桥臂中所有子模块的电容电压发散，进而导致继电保护装置误跳闸的后果，影响到正 常输配电。为了能够有效缓解上述问题，在每个子模块内均设置有一个均压电阻，如图1所 示，子模块内部电容、均压电阻和恒功率负载p ran为并联关系。子模块均压电阻作为子模块 内部重要器件，在换流器运行时对桥臂内部子模块之间的均压起关键作用，如何设计选定 子模块均压电阻阻值，使之完全满足换流器桥臂内部子模块均压要求，同时又具有经济性， 是模块化多电平换流器子模块设计中的一个重要工作。
[0004] 如果模块化多电平换流器子模块均压电阻设计不合理，当单个子模块电容电压发 生波动时，桥臂内部子模块电容电压不一致，也会导致整个桥臂中所有子模块电容电压发 散，直至电压较低的子模块掉电导致系统跳闸停运，给输配电带来较大的影响。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种模块化多电平换流器子模块均压电阻阻值计算方法，用 以解决模块化多电平换流器子模块均压电阻设计不合理可能带来的系统跳闸停运的问题。 本发明同时提供一种模块化多电平换流器子模块均压电阻阻值建模方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明的方案包括一种模块化多电平换流器子模块均压电阻阻 值建模方法，包括以下步骤：
[0007] 1)、假定其中一个子模块的电容电压出现波动，由U。变为AU。，AUc^Uc+AXU。^ 中，A为电容电压的不一致系数；
[0008] 2)、当所述子模块因电容波动造成其输入阻抗与其他子模块输入阻抗不一致时， t 计算该子模块的电容电压。，并计算电压变化率△ A，
" .，：
[0009] 3)、设定所述不一致系数等于所述电压变化率，即Α=ΔΑ，计算A的值A1;
[0010] 4)、将所述Ai代入到Uc+Ai X U2 X中，得出均压电阻的阻值的取值范围，X为一设定 阈值。
[0011] 所述步骤1)中，当所述子模块的电容电压为U。时，其子模块输入阻抗Rin的计算公 式如下：
…· ' i
[0012] 其中，Rave为该子模块的均压电阻的阻值，P。。!!为子模块恒功率负载功率；
[0013] 当所述子模块的电容电压为△ U。时，对应的子模块输入阻抗R7 in的计算公式如下： Liun uve \
/ t.' ? f
[0014] 由于电容电压差异造成的子模块输入阻抗的变化率B的计算公式如下：
[0015]
[0016]所述步骤2)中，所述电容电压1/C的计算公式如下：
[0017]
〇 1 〇 ' ^ τ 7 -*· con * ''ave ' '丄各}丄 1c .·
[0018] 所述电压变化率Δ A的计算公式如下：
[0019]
[0020] 其中，N为桥臂子模块个数。
[0021 ] 所i术步碟3)中，3Α= Δ A时，计筧得到的Αι为：
[0022]所述步骤4)中，所述设定阈值为UlOT，将所述心的值代入到以下公式：
[0023] Uc+AiXUc>Ui〇w,
[0024] 得出均压电阻Rave的取值范围
[0025] 其中，UlOT为子模块恒功率负载工作电压范围的下限值。
[0026] -种模块化多电平换流器子模块均压电阻阻值计算方法，利用
:十算均压电阻的阻值；
[0027] 其中，Rare为所述均压电阻的阻值，P_为子模块恒功率负载功率，U。为子模块的电 容电压，Ui?为一设定值，N为桥臂子模块个数。
[0028] 所述UlOT为子模块恒功率负载工作电压范围的下限值。
[0029] 本发明提供了一种子模块中的均压电阻阻值的建模方法和计算方法，通过假定子 模块的电容电压出现了一定程度的波动，然后根据该波动满足的条件得出均压电阻阻值的 计算公式，然后根据得出的计算公式，将各个已知量代入到该计算公式中即可计算出均压 电阻的阻值。该方法能够有效地根据子模块中的各个参数来确定均压电阻阻值的取值范 围，然后根据取值范围选择合适的均压电阻。利用该均压电阻，能够有效防止当该子模块的 电容电压出现波动时导致的整个桥臂中所有的子模块电容电压发散的后果，避免了系统跳 闸停运，提高了系统可靠性。
【附图说明】
[0030] 图1是模块化多电平换流器子模块的结构图；
[0031] 图2是模块化多电平换流器的一个桥臂的结构图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0033] 如图1所示为模块化多电平换流器子模块的内部器件电气连接关系图，因为桥臂 内的子模块均一样，所以以下以桥臂内的其中一个子模块为例，该子模块中，内部电容C、均 压电阻Rave与子模块丨旦功率负载功率Peon为并联关系，在子模块正常运行中，子模块电容电 压U的工作范围为恒功率负载工作电压范围[Ul?，Uhi gh]，其中，Ul?是子模块恒功率负载工 作电压范围下限值，Uhigh是子模块恒功率负载工作电压范围上限值。恒功率负载功率P。。^ 含子模块的控制系统以及电力电子器件驱动器所有板卡损耗。
[0034] 当该子模块电容电压为U。时，计算子模块的输入阻抗Rin，计算公式如下：<