[发明专利]基于载波移相的模块化多电平换流器MMC热冗余策略

摘要

本发明公开了属于电力系统模型仿真与控制领域的基于载波移相的模块化多电平换流器MMC热冗余策略。将MMC子模块分为运行状态与冗余状态。按照设定时间间隔，从每个桥臂所有子模块中选取设定数量的运行状态子模块，并且将其电容电压输入控制器，对控制器输出的控制信号进行扩维，使其等于每个桥臂所有子模块数，以使每个子模块都有相应的触发信号。当发生故障后，在子模块选择前进行子模块选择预处理，使得电容电压的选择与控制信号的扩维能够在剔除故障子模块的基础上进行。本发明通过使每个电容按照一定的时间间隔投入运行而使每个电容电压都维持在额定值附近，在发生故障后，容冗余子模块替换故障子模块时，不会对系统的正常运行造成影响。

主权项

1.基于载波移相的模块化多电平换流器MMC热冗余方法，其特征在于，包括：步骤1、将桥臂子模块依次编号，当未检测到子模块故障时，在每个设定时间间隔，按轮换顺序设定处于运行状态和处于热冗余状态的子模块；采集每个桥臂所有子模块的电容电压，将处于运行状态的子模块电容电压输入控制器；步骤2、根据控制器输出的控制信号，对应的赋值给处于运行状态的子模块，并将此时处于热冗余状态的子模块的控制信号赋0值；步骤3、当检测到子模块故障时，从步骤1中每个桥臂所有子模块中剔除故障子模块，并将其闭锁，打开旁路开关，隔离故障子模块；进入子模块选择预处理过程，把子模块个数从N转变为N‑1；经过预处理之后，对剔除故障子模块数组in_1按照步骤1中的轮换顺序重新设定处于运行状态和处于热冗余状态的子模块；步骤4：重新设定当前处于正常运行的子模块电容电压输入控制器，并将控制信号依次赋值给当前处于运行状态的子模块；处于热冗余状态的子模块的电容电压和故障子模块电容电压不输入控制器，其控制信号为0；步骤1中MMC每个桥臂子模块总数量为N，其中热冗余子模块数为M，0<M<N；在每个时刻，将N个子模块按顺序编号：1至N，每次选择N‑M个子模块，并将其电容电压输入控制器；所述按轮换顺序设定处于运行状态和处于热冗余状态的子模块的过程为：设△t为时间间隔，i为累计时间间隔，p为处于运行状态的子模块在所有子模块中的编号，k为p的初始序号；time为运行时刻，dt为运行步长，N为单桥臂所有子模块数，M为热冗余子模块数，j为投入运行的N‑M个子模块的编号；in为每个桥臂所有子模块数组，out为处于运行状态的子模块数组；处于运行状态的子模块选择按time是否小于i分为两部分；1)当time小于i时，此时刻并没有重新选择处于正常运行的子模块，仍然按上一时刻的初始序号进行电容电压选择，令p＝k，j＝1，进入选择过程：判断j是否小于等于N‑M，若j小于等于N‑M，则表示处于正常运行状态的子模块选择仍未结束，进一步判断p是否小于等于N，若p小于等于N，则表示所选择的运行状态的子模块序号未超出正常子模块序号，令out(j)＝in(p)，p＝p+1，j＝j+1，若p大于N，则表示所选择的运行状态的子模块序号已超出了正常子模块序号，需要减去N，重新从第1个子模块开始赋值，令中间变量g＝p‑N，out(j)＝in(g)，p＝p+1，j＝j+1；若j大于N‑M，则表示此时刻处于正常运行状态的子模块选择已结束，令time＝time+dt，并继续判断time是否大于i；2)当time大于i时，此时刻需要重新选择处于运行状态的子模块；为了能从上一时刻所选择的运行状态的子模块序号的后一个序号开始选择，令k＝k+1，并判断k是否小于等于N；若k小于等于N，则表示k仍在正常子模块序号内，进一步令p＝k，j＝1，令i＝i+△t，进入运行状态子模块的选择过程：判断j是否小于等于N‑M，若j小于等于N‑M，则表示处于正常运行状态的子模块选择仍未结束，进一步判断p是否小于等于N，若p小于等于N，则表示所选择的运行状态的子模块序号未超出正常子模块序号，令out(j)＝in(p)，p＝p+1，j＝j+1，若p大于N，则表示所选择的运行状态的子模块序号已超出了正常子模块序号，需要减去N，重新从第1个子模块开始赋值，令中间变量g＝p‑N，out(j)＝in(g)，p＝p+1，j＝j+1；若j大于N‑M，则表示此时刻处于正常运行状态的子模块选择已结束，令time＝time+dt，并继续判断time是否大于i；若k大于N，则表示上一时刻运行状态子模块初始序号已为最后一个子模块，运行状态子模块的选择需要重新从第1个编号开始，所以令k＝1，之后继续执行k小于等于N的逻辑，从而进入运行状态子模块的选择逻辑；在选择运行状态子模块的同时记录其电容电压。