MMC控制系统时序逻辑与子模块故障监测.PDF

第 35 卷第 5 期 电 力 自 动 化 设 备 Ｖｏｌ．35 Ｎｏ．5 ２０15 年 5 月 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ May ２０15 MMC 控制系统时序逻辑与子模块故障监测 罗 程 赵成勇 张宝顺 倪晓军 翟晓萌 郭春义 ， ， ， ， ， （华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室 ，北京 102206） 摘要 ： 对模块化多电平换流器 （MMC ）采用站级控制器 、子模块控制器 （SMC ）和阀基控制器 （VBC ） 3 层控制系 统 。 设计了 SMC 与 VBC 之间的时序逻辑 ，保证了控制系统的实时性 。 当硬件模拟电路检测到子模块出现过 电压或者欠电压时 ，如果过电压或者欠电压时间超过 20 μs ，则 SMC 将故障信息传送至上层控制 ，有效降低 了保护系统误动的概率。 对采用了上述控制系统的 MMC 物理模拟系统进行了稳态实验 ，实验结果表明，系统 能够有效控制直流电压、输送功率 ，并使子模块电压稳定在 150 V 左右 。 关键词 ： 模块化多电平换流器 ； 换流器 ； 物理模拟系统 ； 控制系统 ； 时序逻辑 ； 子模块故障 中图分类号 ： TM 46 文献标识码 ： A DOI ： 10.16081／ j.issn.1006－6047.2015.05.013 0 引言 过背板总线同时向 6 个桥臂上的 VBC 发送方波同 步信号 ， 在检测到方波信号的上升沿后同时开 VBC 模块化多电平换流器 MMC （Modular Multilevel 始 一 个 新 的 控 制 周 期 ，继 而 向 各 自 桥 臂 上 的所 有 Converter ）是 2001 年由德国慕尼黑联邦国防军大学 SMC 发送光纤同步信号 ，再 结 合合 理的时 序逻辑 关 的 Rainer Marquardt 提出 ，它区别于以往由多个开关 系 ，通过这种自上 而上 、分级同步的方法实现 了系统 器件直接串联构成的两电平 、三电平电压源换流器 3 级控制器的 配合 。 针对子模块过电压以及欠 电压 VSC （Voltage Source Converter ）结 构 ，采 用 子 模 块 故障的监测 ，采 用 硬 件模 拟 电路检测是否 出现 过电 （SM ）级联的方式 ，这种方式可有效降低 IGBT 器件 压 或欠 电压 ，再 通过 软件 短 时延 时算 法来 判断 故障 的损耗和交流侧谐波含量 ，这种模块化结构也使得 系统更易于扩展［1鄄4 ］。