一种模块化多电平换流器的子模块电容预充电方法

摘要

一种模块化多电平换流器的子模块电容预充电方法，属于柔性直流输电、电力电子领域。本发明是为了解决现有子模块电容预充电方法容易引发过流故障的问题。本发明所述的一种模块化多电平换流器子模块电容的预充电方法，控制模块化多电平换流器直流侧输出电压始终等于直流电源电压的一半，使桥臂充电电流始终能够保持稳定，从而避免了充电过程中过流故障的发生；模块化多电平换流器在每个阶段均达到最快的充电速度，从而缩短模块化多电平换流器的整体起动时间，使充电效率提高了80%；整个预充电过程中充电电阻的功耗降低到10%，发热降低了40%，因此能够采用体积更小的电阻型号。本发明适用于为任何模块化多电平换流器进行起动预充电。

主权项

一种模块化多电平换流器的子模块电容预充电方法，该方法是基于模块化多电平换流器充电装置实现的，该装置包括：直流电源（1）、电阻（2）和接触器（3）；直流电源（1）的正极同时连接电阻（2）的一端和接触器（3）的常开触点的一端，电阻（2）的另一端和接触器（3）的常开触点的另一端同时作为模块化多电平换流器充电装置的直流电压输出端的正极，直流电源（1）的负极作为模块化多电平换流器充电装置直流电压输出端的负极；模块化多电平换流器每相电路均包括上下两个桥臂，每个桥臂中包括n个子模块，n为正整数，每个子模块中均包括一个电容；其特征在于，所述一种模块化多电平换流器的子模块电容预充电方法包括以下步骤：步骤一：接通模块化多电平换流器充电装置的直流电源（1），当模块化多电平换流器每个子模块中的电容的电压U_sm均上升到能够使每个子模块供电时，执行步骤二；步骤二：采集位于同一桥臂中所有电容的电压，并求和获得∑U_sm1，然后执行步骤三；步骤三：判断∑U_sm1≥0.5U_dc，是则执行步骤四，否则返回步骤二，其中U_dc为直流电源（1）的电压；步骤四：测量直流电压输出端的电压U_pn，将该电压U_pn与0.5U_dc作差，并将获得的差值输入PI调节器，经该PI调节器处理获得每相桥臂电流的给定信号值然后执行步骤五；步骤五：测量每相桥臂的电流i_cir，将该电流i_cir与步骤四获得的每相桥臂电流的给定信号值作差，将获得的差值输入PI调节器，获得第一直流侧输出电压参考信号值u_{ref_pn1}，将u_{ref_pn1}输入PWM调制器，获得模块化多电平换流器的驱动信号，然后执行步骤六；步骤六：再次采集位于同一桥臂中所有电容此时的电压并求和获得∑U_sm2，然后执行步骤七；步骤七：判断∑U_sm2≥U_dc，是则执行步骤八，否则返回步骤四；步骤八：闭合接触器（3），利用模块化多电平换流器每相桥臂所允许的最大电流I_max和每相桥臂电流i_cir作差，将获得的差值输入PI调节器，经该PI调节器处理获得第二直流侧输出电压参考信号值u_{ref_pn2}，将u_{ref_pn2}输入PWM调制器，获得模块化多电平换流器的驱动信号，然后执行步骤九；步骤九：再次采集位于同一桥臂中所有电容此时的电压并求和获得∑U_sm3，然后执行步骤十；步骤十：判断∑U_sm3≥2U_dc，是则完成充电，否则返回步骤八。