模块化多电平背靠背换流器及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106357123A(43)申请公布日2017.01.25(21)申请号201611063099.5(22)申请日2016.11.25(71)申请人南方电网科学研究院有限责任公司地址510080广东省广州市越秀区东风东路水均岗6、8号西塔13-20楼申请人中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心(72)发明人罗雨朱喆许树楷杨柳魏伟(74)专利代理机构北京中博世达专利商标代理有限公司11274代理人申健(51)Int.Cl.H02M5/458(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称模块化多电平背靠背换流器及其控制方法(57)摘要本发明提供了一种模块化多电平背靠背换流器及其控制方法，涉及电力电子技术领域，解决了现有模块化多电平背靠背换流器子模块个数多、结构复杂等问题。所述换流器包括六个桥臂，六个桥臂级联构成六边形，相邻两个桥臂的连接端依次轮流设置为三相交流系统一次侧的三个电流流入端和三相交流系统二次侧的三个电流流出端，控制方法包括测量/计算换流器中任意两端之间的电流参考值、子模块的有功电流参考值和环流参考值、计算子模块的电流参考值和电压参考值、平衡各桥臂中的子模块的电压。本发明的模块化多电平背靠背换流器及其控制方法在大规模风电并网、电网互联、电力交易、城市配网增容及电能质量提高等方面都有着广阔的应用前景。CN106357123ACN106357123A权利要求书1/3页1.一种模块化多电平背靠背换流器，其特征在于，所述模块化多电平背靠背换流器包括六个桥臂(A～F)，六个桥臂(A～F)级联构成六边形，其中，相邻两个桥臂的连接端依次轮流设置为三相交流系统一次侧的三个电流流入端(R、S、T)和三相交流系统二次侧的三个电流流出端(U、V、W)。2.根据权利要求1所述的模块化多电平背靠背换流器，，其特征在于，所述桥臂包括多个子模块和至少一个电抗器,多个所述子模块和至少一个所述电抗器相串联。3.根据权利要求2所述的模块化多电平背靠背换流器，，其特征在于，每个桥臂中，所述电抗器处于所述桥臂的一端或两端；或者每个桥臂中，所述电抗器串联在多个子模块之间。4.根据权利要求2所述的模块化多电平背靠背换流器，，其特征在于，所述桥臂包括两个子模块和一个电抗器。5.根据权利要求2-4任一项所述的模块化多电平背靠背换流器，其特征在于，所述子模块为全H桥型。6.一种模块化多电平背靠背换流器的控制方法，其特征在于，所述控制方法适用于如权利要求1-5任一项所述的模块化多电平背靠背换流器，该控制方法包括如下步骤：S1：采用PQ解耦的有功/无功功率控制得到所述模块化多电平背靠背换流器一次侧的各电流流入端的电流参考值和二次侧的各电流流出端的电流参考值；通过调节一次侧的有功电流控制所述模块化多电平背靠背换流器中子模块的平均电压平衡，根据二次侧的有功电流参考值，计算一次侧的有功电流参考值；S2：通过步骤S1中得到的一次侧的各电流流入端的电流参考值、二次侧的各电流流出端的电流参考值以及一次侧和二次侧的有功电流参考值，分解计算得到所述模块化多电平背靠背换流器中任意两个电流流入端之间或任意两个电流流出端的线电流参考值；S3：在保持各桥臂中每个子模块的平均电压平衡的基础上，计算环流参考值；S4：计算各桥臂中每个子模块的电流参考值，每个子模块的电流参考值为流经该子模块的所有电流参考值之和；S5：得到每个子模块的电流参考值后，采用内模控制原理得到每个子模块的电压参考值；S6：根据排序算法平衡各桥臂中的每个子模块的电压。7.根据权利要求6所述的模块化多电平背靠背换流器的控制方法，其特征在于，步骤S1中，一次侧的有功电流参考值按以下公式计算：*其中，V1和V2分别是一次侧和二次侧的电压有效值，是各子模块的平均电压，vc是各**子模块的电压参考值，Ip1和Ip2分别是一次侧和二次侧的有功电流参考值，Kp1、KI1是控制参数，s为拉普拉斯算子。8.根据权利要求6所述的模块化多电平背靠背换流器的控制方法，其特征在于，步骤S3*中，环流参考值il为：2CN106357123A权利要求书2/3页其中，为第六桥臂(F)与第一桥臂(A)的连接端(R)和第二桥臂(B)与第三桥臂(C)的连接端(S)之间各子模块的平均电压，为第二桥臂(B)与第三桥臂(C)的连接端(S)和第四桥臂(D)与第五桥臂(E)的连接端(T)之间各子模块的平均电压，为第四桥臂(D)与第五桥臂(E)的连接端(T)与第六桥臂(F)与第一桥臂(A)的连接端(R)之间各子模块的平均电压；为第三桥臂(C)与第四桥臂(D)的连接端(U)和第五桥臂(E)与第六桥臂(F)的连接端(V)之间各子模块的平均电压，，为第五桥臂(E)与第六桥臂(F)的连接端(