一种柔性直流输电系统的阀级控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种柔性直流输电系统的阀级控制方法，属于电力电子及用户电力【技术领域】。本发明通过将阀级设备接收到的三相调制信号，经过相关运算得到上下桥臂应该投入的子模块数，然后将采集回来的子模块电容电压值按照从小到大的顺序进行排序，最后判断桥臂电流的方向，如果是充电电流则投入电容电压较小的子模块，如果是放电电流则投入电容电压较大的子模块。本发明的阀级控制方法能够在明显降低排序算法所占用时间的同时保持电容电压均衡，保证阀级控制周期达到微秒级的水平下，能够有效的维持所有桥臂子模块电容电压处于同一水平，且交流输出电压谐波含量低，有利于减少系统的损失，也降低了工程造价。
【专利说明】一种柔性直流输电系统的阀级控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种柔性直流输电系统的阀级控制方法，属于电力电子及用户电力技 术领域。
【背景技术】
[0002] 相对于传统的柔性直流输电系统(基于IGBT串联技术)，基于模块化多电平换流器 (modularmultilevelconverter, MMC)的柔性直流输电系统因其结构简单，易于工程实施等 特点在近年来引起了国内外专家学者的广泛关注。
[0003] MMC拓扑结构中一个重要的特点是将储能电容放到了串联的子模块当中。这带来 了 一系列的问题，比如由于桥臂电流的存在，使得各个子模块的电容电压时刻在变化，如何 保持每个子模块的电容电压稳定成为一个技术难点，且随着电平数的增多，传统高压直流 的阀基电子设备已不适用，故需增加专门的阀级控制来实现子模块电容电压的均衡控制。 由于电平数很高的情况下，阀级控制器需在短时间内处理大量数据，故还需将调制算法、排 序算法和选择算法协同考虑，以达到降低控制周期的目的。由于柔性直流输电系统拓扑结 构上的对称性，阀级控制算法适用于整流侧和逆变侧，且可以根据不同电平数的柔性直流 输电系统进行灵活调整，随着电平数的增多，并不会明显增加阀级控制器的控制周期。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种柔性直流输电系统的阀级控制方法，以解决目前阀级控 制过程在电平数很高的情况下需要在短时间内处理大量数据的问题。
[0005] 本发明为解决上述技术问题而提供1. 一种柔性直流输电系统的阀级控制方法， 其特征在于，该阀级控制方法的步骤如下：
[0006] 1)根据柔性直流输电系统中阀级设备极控下发的信号，确定阀级设备各相上下桥 臂实际投入的子模块数NU和Nl，Nu表示上桥臂应投入的子模块数，N1表示下桥臂投入的 子模块数；
[0007] 2)将接收到的阀级设备各相上下桥臂的子模块电容电压分别按照从小到大的顺 序进行排序；
[0008] 3)根据桥臂电流方向和电压排序结果，选择投入相应的子模块个数，如果桥臂的 电流方向为充电电流，则投入电容电压较低的Nu或N1个子模块，如果桥臂的电流方向为放 电电流，则投入电容电压较高的Nu或N1个子模块。
[0009] 所述的步骤1)中换流阀各相上下桥臂实际投入的子模块数的计算过程如下：
[0010] A.将阀级设备极控下发的调制信号Mod_ref j, j=a, b, c扩大N/2倍，即
【权利要求】
1. 一种柔性直流输电系统的阀级控制方法，其特征在于，该阀级控制方法的步骤如 下： 1) 根据柔性直流输电系统中阀级设备极控下发的信号，确定阀级设备各相上下桥臂实 际投入的子模块数Nu和NI,Nu表示上桥臂应投入的子模块数，Nl表示下桥臂投入的子模 块数； 2) 将接收到的阀级设备各相上下桥臂的子模块电容电压分别按照从小到大的顺序进 行排序； 3) 根据桥臂电流方向和电压排序结果，选择投入相应的子模块个数，如果桥臂的电流 方向为充电电流，则投入电容电压较低的Nu或Nl个子模块，如果桥臂的电流方向为放电电 流，则投入电容电压较高的Nu或Nl个子模块。
2. 根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的阀级控制方法，其特征在于，所述的步 骤1)中换流阀各相上下桥臂实际投入的子模块数的计算过程如下： A. 将阀级设备极控下发的调制信号Mod_refj,j=a,b,c扩大N/2倍，即 M = 其中N为一个桥臂不含冗余模块对应的子模块总数，j代表 相； N B. 将Mod_st印 1 信号向上偏移N/2，即yW- =γ+ 价/71 C. 将Mod_st印2信号取整，得到上桥臂投入子模块数Nuj，由于在柔性直流输电系统中 Nuj+Nlj=N，故下桥臂投入子模块数NIj=N-Nuj，即 NUJ=round(Mod_step2) Nlj=N-Nuj 其中Nuj代表j相的上桥臂投入的子模块数，Nlj代表j相的下桥臂投入的子模块数。
3. 根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的阀级控制方法，其特征在于，所述步骤 2) 中对每相上下桥臂子模块电容电压的排序过程如下： a. 分别查看各个子模块电容电压，将比其电容电压小的子模块的个数记录下来，得到 序号Ml、M2、M3…MN; b. 将得到的序号M1、M2、M3…丽的大小进行排序。
4. 根据权利要求3所述的柔性直流输电系统的阀级控制方法，其特征在于，所述步骤 3) 中选择投入相应的子模块过程如下： 如果桥臂上的电流方向为充电电流时，投入排序过程中序号比Nu或Nl小的子模块，即 电容电压较低的子模块，若为放电电流，选择算法投入排序算法序号中比（N-Nu)或（N-Nl) 大的子模块，即电容电压较高的子模块。
5. 根据权利要求3所述的柔性直流输电系统的阀级控制方法，其特征在于，所述排序 过程可根据应用电平数的不同既可以串行执行也可以并行执行。
【文档编号】H02J1/00GK104269838SQ201410156057
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】张群, 郝俊芳, 严兵, 赵倩, 陈朋, 张爱玲 申请人:许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司, 国家电网公司