KR101842012B1 - 서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101842012B1
KR101842012B1 KR1020177015115A KR20177015115A KR101842012B1 KR 101842012 B1 KR101842012 B1 KR 101842012B1 KR 1020177015115 A KR1020177015115 A KR 1020177015115A KR 20177015115 A KR20177015115 A KR 20177015115A KR 101842012 B1 KR101842012 B1 KR 101842012B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
submodules
submodule
bridge arm
normal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020177015115A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170066692A (ko
Inventor
지우동 딩
지에 티안
윤롱 동
하이윙 리
동밍 카오
하이빈 리우
유 루
Original Assignee
엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드
엔알 엔지니어링 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드, 엔알 엔지니어링 컴퍼니 리미티드 filed Critical 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20170066692A publication Critical patent/KR20170066692A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101842012B1 publication Critical patent/KR101842012B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4833—Capacitor voltage balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M2001/325—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

서브 모듈 분배 제어 방법, 장치 및 시스템이 제공된다. 각 브리지 암의 서브 모듈은 그룹화되어 있다. 각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응한다. 상위 제어장치는 브리지 암 전류에 따라 각 그룹의 무게와 각 그룹의 정상 서브 모듈의 평균 전압 및 각 그룹의 정상 서브 모듈의 수를 계산하고, 상응하는 브리지 암에 입력되는 서브 모듈의 수에 따라 각 그룹에 입력되는 서브 모듈의 수를 계산하고, 상기 서브 모듈의 수를 상기 밸브 기반 제어기에 전달한다. 상기 밸브 기반 제어기는 전압 밸런싱 (평형, 균형) 방법 및 선행 기술에 제공된 게이팅 (gating) 방법에 따라 작동한다.

Description

서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템{SUBMODULE DISTRIBUTED CONTROL METHOD, DEVICE AND SYSTEM}
본 발명은 전력전자(power electronics) 기술 분야에 관한 것으로, 특히, 서브 모듈 분배 제어 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.
전력전자 기술이 발달함에 따라, 모듈 멀티레벨 컨버터 기반 플렉시블 직류 전력 전송 기술이 각별히 주목을 받고 있으며, 광범위하게 사용되고 있다. 이 토폴로지의 브리지 암(bridge arm)에 대해, 기본 작동 유닛은 케스케이드(cascade)식으로 연결되고, 작동의 연결성과 같은 문제없이, 다수의 스위치 소자의 직렬 연결이 회피되어, 직류 전력 전송에 대한 기술 장벽을 크게 축소시킨다. 그러나, 이 같은 토폴로지로 인해, 에너지가 브리지 암의 서브 모듈(submodule)의 커패시터 내에서 확산, 저장되는데, 작동 중 서브 모듈의 커패시터 전압에 대한 빠른 균형 제어를 어떻게 실행하느냐가 어려움 중에 하나이다.
현재, 서브 모듈 간의 전압 균형 방법으로, 서브 모듈의 커패시터 전압을 서열화(sequencing) 및 게이팅(gating)하는 방법이 통상 사용된다. 그러나, 브리지 암에 지나칠 정도로 많은 서브 모듈이 존재하는 경우, 순서화 알고리즘에 소요되는 시간 비용이 대부분을 차지하고, 밸브 기반 제어기의 부하율(load rate)이 과도하게 높아지고, 서브 모듈의 수(링크의 수)가 전압 레벨의 증가에 따라 이에 상응하여 증가할 필요가 있기 때문에, 서열화 알고리즘에 소요되는 시간 비용은 기하급수적으로 증가한다.
반면에, 각 서브 모듈이 밸브 기반 제어기와 통신할 필요가 있기 때문에, 상기 밸브 기반 제어기와 상기 서브 모듈 사이의 통신 인터페이스의 수는 링크 수가 증가함에 따라 증가하게 된다. 그러나, 하드웨어의 증설은 결과적으로 비용과 개발 기간을 상당 부분 증가시키기 때문에 이는 밸브 기반 제어기의 증설을 방해하게 된다.
중국특허출원번호 CN201210451946에서는 “모듈화 멀티레벨 컨버터의 그룹화 및 전압 균형을 위한 제어 방법”을 제시하고 있다. 이 발명에 따르면, 서브 모듈은 균등하게 그룹화되고, 각 그룹의 전체 전압을 계산하고, 각 그룹의 에너지 평형 인자를 계산하여, 이에 따라 각 그룹에 투입될 서브 모듈의 수를 계산하게 된다. 이 같은 알고리즘은, 고장이나 작동 중 서브 모듈에서 발생하는 바이패스와 같은 상황을 고려하지 않고, 서브 모듈의 균등 그룹화를 요구하게 되어, 결국 정상 서브 모듈의 수에 극적인 변화를 초래하게 된다. 또한, 본 발명에서 각 그룹의 전체 전압을 사용하여 각 그룹의 에너지 평형 인자를 계산하는 방법은 각 그룹의 정상 서브 모듈의 수가 크게 다를 때 서브 모듈 전압의 발산(분기, divergence)를 초래할 수 있으며, 또한 정상 모듈의 수보다 투입 서브 모듈의 계산된 수를 크게 하는 결과를 초래할 수도 있다.
따라서, 밸브 기반 제어기의 부하율을 축소하기 위한, 응용 공학(engineering application)에 실현 가능한 해결방안을 모색하고, 밸브 기반 제어기의 확장성을 향상시키고, 서브 모듈간의 전압 평형에 대한 탁월한 효과를 달성할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 링크 수 증가로 인한 밸브 기반 제어기의 부하율 증가를 회피하고, 밸브 기반 제어기의 하드웨어 확장에 의한 비용 증가와 개발 기간의 증가를 회피하고, 서브 모듈 간의 전압 평형의 우수한 효과를 달성하기 위한 서브 모듈 분배 제어 방법, 장치 및 시스템이 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음의 기술 방안을 채택한다:
컨버터 밸브의 각 브리지 암의 모든 서브 모듈은 M 그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥1이며, 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수 또는 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 동적으로 그 수가 변하도록 하며, 각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 별도로 작동하며, 상위 제어기는 입력 서브 모듈은 수를 상기 밸브 기반 제어기에 제공하며, 입력 서브 모듈의 수는 다음과 같이 계산되는 서브 모듈 분배 제어 방법에서, 상기 입력 서브 모듈의 수의 계산은:
(1) 각 밸브 기반 제어기는, 상기 밸브 기반 제어기가 관리(administered)한 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure 112017052824508-pct00001
을 찾아내고, 상기 정상 서브 모듈의
Figure 112017052824508-pct00002
의 수를 계산(count)하고, 상기 평균 전압과 수를 상기 상위 제어기에 전달하며;
(2) 상기 상위 제어기는 브리지 암 전류
Figure 112017052824508-pct00003
를 획득하고 방향을 결정하며;
(3) 상기 상위 제어기는 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure 112017052824508-pct00004
과 정상 서브 모듈의 수
Figure 112017052824508-pct00005
및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치 (weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
Figure 112017052824508-pct00006
일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
Figure 112017052824508-pct00007
이며;
(4) 상기 상위 제어기는 상응하는 브리지 암에 입력되는 서브 모듈의 전체 수
Figure 112017052824508-pct00008
와 각 밸브 기반 제어기의 가중치 B i 에 따라 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의
Figure 112017052824508-pct00009
=round
Figure 112017052824508-pct00010
에 따라 계산하며, 여기서 round(어림)는 어림 함수(Rounding Function)이다.
상기 해결 방안에서, 상기 상위 제어기는 상기 컨버터 밸브의 하나 이상을 관리한다.
상기 해결 방안에서, 정상 서브 모듈은 정상 스위칭에 참여할 수 있는 서브 모듈이다.
상기 해결 방안에서, 상기 고장 서브 모듈은 바이패스 상태, 동기 상태 (Locked State) 및 컨버터 밸브 타워 상의 공(Vacant, 空) 슬롯인 서브 모듈을 포함한다.
상기 해결방안에서, 모든 변수의 첨자 i의 가치는 1에서 M까지이다.
상기 해결방안에서, 상기 (3) 단계에서 상기 충전 방향은 서브 모듈 전압이 상승할 때의 브리지 암 전류의 방향이며, 상기 방전 방향은 상기 서브 모듈 전압이 하락할 때의 브리지 암 전류의 방향을 의미한다.
본 발명은 또한 서브 모듈 분배 제어 장치를 제공하고, 상기 장치는 방향 결정 유닛과, 가중치 해결 유닛, 선별 스위치 유닛, 브리지 암 입력 계산 유닛 및 밸브 기반 제어 입력 계산 유닛을 포함하며, 상기 방향 결정 유닛은 상기 획득 브리지 암 전류
Figure 112017052824508-pct00011
에 따라 방향을 결정하며;
상기 가중치 해결 유닛은, 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure 112017052824508-pct00012
과 정상 서브 모듈의 수
Figure 112017052824508-pct00013
및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
Figure 112017052824508-pct00014
일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
Figure 112017052824508-pct00015
이며, 상기 선별 스위치 유닛은, 상기 방향 결정 유닛의 결정 결과에 따라 상기 관리된 밸브 기반 제어기의 상기 가중치 B i 를 선별하며, 상기 가중치를 상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛에 출력하며;
상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛은, 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의 수
Figure 112017052824508-pct00016
=round
Figure 112017052824508-pct00017
를, 상기 브리지 암 입력 계산 유닛에 의해 계산되는, 상응하는 브리지 암에 입력되는 가중치 B i 와 전체 수
Figure 112017052824508-pct00018
에 따라, 계산하며, 여기서, round(어림)는 어림 함수 (rounding function)이다.
본 발명은 또한 서브 모듈 분배 제어 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 컨버터 밸브와 상위 제어기 및 밸브 기반 제어기를 포함하며, 상기 컨버터 밸브의 각 브리지 암의 모든 서브 모듈은 M그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥1이며, 상기 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수이거나 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 그 수가 동적으로 변하도록 하며,
각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 별도로 작동하며, 상기 상위 제어기는 7항에서 정의하는 서브 모듈 분배 제어 장치를 포함하며, 입력 서브 모듈의 수를 계산하며, 그 수를 상기 밸브 기반 제어기에 전달한다.
본 발명은 상기 해결 방안을 사용하여, 다음과 같은 유리한 효과를 달성한다:
(1) 밸브 기반 제어기의 부하율이 크게 감소하고, 상기 밸브 기반 제어기의 신뢰가 향상되며;
(2) 상기 밸브 기반 제어기의 하드웨어 확장이 회피되어, 개발 기간과 개발 비용이 감소되며;
(3) 각 그룹의 서브 모듈의 평균 전압에 관한 정보가 가중치에 도입되어, 상기 전압이 그룹 안에서 잘 평형(조화)될 수 있게 해 주며; 및
(4) 각 그룹의 정상 서브 모듈의 수에 관한 정보가 가중치에 도입되어, 각 그룹에 입력되는 서브 모듈의 계산된 수가 상기 그룹의 정상 서브 모듈의 수를 초과하지 않도록 해 주는 유리한 효과가 있다.
도 1은 서브 모듈 분배 제어 구조의 도면으로, VBC는 밸브 기반 제어기를 의미하며, SM은 서브 모듈을 의미하며;
도 2는 서브 모듈 분배 제어 로직의 도면이며;
도 3은 본 발명의 서브 모듈 분배 제어 장치의 구조도이다.
본 발명의 기술적 해결 방안을 첨부 도면과 실시 예에 따라 상세히 설명한다.
컨버터 밸브의 각 브리지 암(bridge arm)의 모든 서브 모듈은 M 그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥ 1이며, 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수 또는 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 동적으로 그 수가 변하도록 하며, 각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 별도로 작동하며, 상위 제어기는 입력 서브 모듈은 수를 상기 밸브 기반 제어기에 제공하며, 입력 서브 모듈의 수는 다음과 같이 계산되는 특징의 서브 모듈 분배 제어 방법에서, 상기 입력 서브 모듈의 수의 계산은:
(1) 각 밸브 기반 제어기는, 상기 밸브 기반 제어기가 관리(administered)한 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure 112017052824508-pct00019
을 찾아내고, 상기 정상 서브 모듈의
Figure 112017052824508-pct00020
의 수를 계산(count)하고, 상기 평균 전압과 수를 상기 상위 제어기에 전달하며;
(2) 상기 상위 제어기는 브리지 암 전류
Figure 112017052824508-pct00021
를 획득하고 방향을 결정하며;
(3) 상기 상위 제어기는 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure 112017052824508-pct00022
과 정상 서브 모듈의 수
Figure 112017052824508-pct00023
및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
Figure 112017052824508-pct00024
일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
Figure 112017052824508-pct00025
이며;
(4) 상기 상위 제어기는 상응하는 브리지 암에 입력되는 서브 모듈의 전체 수
Figure 112017052824508-pct00026
와 각 밸브 기반 제어기의 가중치 B i 에 따라 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의
Figure 112017052824508-pct00027
=round
Figure 112017052824508-pct00028
에 따라 계산하며, 여기서 round(어림)는 어림 함수(rounding function)이다.
상기 상위 제어기는 상기 컨버터 밸브의 하나 이상을 관리한다.
상기 정상 서브 모듈은 정상 스위칭에 참여할 수 있는 서브 모듈이다.
상기 고장 서브 모듈은 바이패스 상태, 동기 상태(locked state) 및 컨버터 밸브 타워 상의 공(vacant, 空) 슬롯인 서브 모듈을 포함한다.
모든 변수의 첨자 i의 가치는 1에서 M까지이다.
상기 충전 방향은 서브 모듈 전압이 상승할 때의 브리지 암 전류의 방향이며, 상기 방전 방향은 상기 서브 모듈 전압이 하락할 때의 브리지 암 전류의 방향을 의미한다.
본 발명은 또한 서브 모듈 분배 제어 장치를 제공하고, 상기 장치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 방향 결정 유닛과, 가중치 해결 유닛, 선별 스위치 유닛, 브리지 암 입력 계산 유닛 및 밸브 기반 제어 입력 계산 유닛을 포함하며,
상기 방향 결정 유닛은 상기 획득 브리지 암 전류
Figure 112017052824508-pct00029
에 따라 방향을 결정하며;
상기 가중치 해결 유닛은, 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
Figure 112017052824508-pct00030
과 정상 서브 모듈의 수
Figure 112017052824508-pct00031
및 상기 브리지 암 전류의 방향에 따라 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 해결하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
Figure 112017052824508-pct00032
일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
Figure 112017052824508-pct00033
이다.
상기 선별 스위치 유닛은, 상기 방향 결정 유닛의 결정 결과에 따라 상기 관리된 밸브 기반 제어기의 상기 가중치 B i 를 선별하며, 상기 가중치를 상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛에 출력하며;
상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛은, 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의 수
Figure 112017052824508-pct00034
=round
Figure 112017052824508-pct00035
를, 상기 브리지 암 입력 계산 유닛에 의해 계산되는, 상응하는 브리지 암에 입력되는 가중치 B i 와 전체 수
Figure 112017052824508-pct00036
에 따라, 계산하며, 여기서, round(어림)는 어림 함수 (rounding function)이다.
본 발명은 또한 서브 모듈 분배 제어 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 컨버터 밸브와 상위 제어기 및 밸브 기반 제어기를 포함하며, 상기 컨버터 밸브의 각 브리지 암의 모든 서브 모듈은 M그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥1이며, 상기 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수이거나 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 그 수가 동적으로 변하도록 하며,
각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 별도로 작동하며, 상기 상위 제어기는 7항에서 정의하는 서브 모듈 분배 제어 장치를 포함하며, 입력 서브 모듈의 수를 계산하며, 그 수를 상기 밸브 기반 제어기에 전달한다.
상기 실시 예는 단지 본 발명의 기술적 사상을 설명할 뿐이며, 본 발명의 보호범위를 제한하지 않는다. 본 발명이 제공하는 상기 기술적 해결 방안과 기술 사상에 근거한 모든 변형은 본 발명의 보호 범위 안에 들어간다.

Claims (8)

  1. 컨버터 밸브의 각 브리지 암의 모든 서브 모듈은 M 그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥1이며, 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수 또는 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 가변되며, 각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 독립적으로 작동하며, 상위 제어기는 입력 서브 모듈은 수를 상기 밸브 기반 제어기에 제공하며, 입력 서브 모듈의 수는 다음과 같이 계산되는 특징의 서브 모듈 분배 제어 방법에서, 상기 입력 서브 모듈의 수의 계산은:
    (1) 각 밸브 기반 제어기는, 상기 밸브 기반 제어기가 관리한 정상 서브 모듈의 평균 전압
    Figure 112017112395306-pct00037
    을 찾아내고, 상기 정상 서브 모듈의
    Figure 112017112395306-pct00038
    의 수를 계산(count)하고, 상기 평균 전압과 수를 상기 상위 제어기에 전달하며;
    (2) 상기 상위 제어기는 브리지 암 전류
    Figure 112017112395306-pct00039
    를 획득하고 방향을 결정하며;
    (3) 상기 상위 제어기는 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
    Figure 112017112395306-pct00040
    과 정상 서브 모듈의 수
    Figure 112017112395306-pct00041
    및 상기 브리지 암 전류의 방향에 기초하여 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 산출하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
    Figure 112017112395306-pct00042
    일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
    Figure 112017112395306-pct00043
    이며; 및
    (4) 상기 상위 제어기는 상응하는 브리지 암에 입력되는 서브 모듈의 전체 수
    Figure 112017112395306-pct00044
    와 각 밸브 기반 제어기의 가중치 B i 에 따라 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의
    Figure 112017112395306-pct00045
    =round
    Figure 112017112395306-pct00046
    에 따라 계산하며, 여기서 round(어림)는 어림 함수 (rounding function)이며,
    상기 상위 제어기는 상기 컨버터 밸브의 하나 이상을 관리하며,
    상기 정상 서브 모듈은 정상 스위칭에 참여할 수 있는 서브 모듈이며,
    상기 고장 서브 모듈은 바이패스 상태, 동기 상태 (locked state) 및 컨버터 밸브 타워 상의 공(vacant, 空) 슬롯인 서브 모듈을 포함하며,
    모든 변수의 첨자 i는 1 이상이며,
    상기 충전 방향은 서브 모듈 전압이 상승할 때의 브리지 암 전류의 방향이며, 상기 방전 방향은 상기 서브 모듈 전압이 하락할 때의 브리지 암 전류의 방향을 의미하며,
    방향 결정 유닛과, 가중치 해결 유닛, 선별 스위치 유닛, 브리지 암 입력 계산 유닛 및 밸브 기반 제어 입력 계산 유닛을 포함하며,
    상기 방향 결정 유닛은 상기 브리지 암 전류
    Figure 112017112395306-pct00047
    에 따라 방향을 결정하며;
    상기 가중치 해결 유닛은, 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
    Figure 112017112395306-pct00048
    과 정상 서브 모듈의 수
    Figure 112017112395306-pct00049
    및 상기 브리지 암 전류의 방향에 기초하여 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 산출하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
    Figure 112017112395306-pct00050
    일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
    Figure 112017112395306-pct00051
    이며;
    상기 선별 스위치 유닛은, 상기 방향 결정 유닛의 결정 결과에 따라 상기 관리된 밸브 기반 제어기의 상기 가중치 B i 를 선별하며, 상기 가중치를 상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛에 출력하며;
    상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛은, 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의 수
    Figure 112017112395306-pct00052
    =round
    Figure 112017112395306-pct00053
    를, 상기 브리지 암 입력 계산 유닛에 의해 계산되는, 상응하는 브리지 암에 입력되는 가중치 B i 와 전체 수
    Figure 112017112395306-pct00054
    에 따라, 계산하며, 여기서, round(어림)는 어림 함수(rounding function)인 서브 모듈 분배 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상위 제어기는 상기 컨버터 밸브의 하나 이상을 관리하는 서브 모듈 분배 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 정상 서브 모듈은 정상 스위칭에 참여할 수 있는 서브 모듈인 서브 모듈 분배 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 (3) 단계에서 상기 충전 방향은 서브 모듈 전압이 상승할 때의 브리지 암 전류의 방향이며, 상기 방전 방향은 상기 서브 모듈 전압이 하락할 때의 브리지 암 전류의 방향을 의미하는 서브 모듈 분배 제어 방법.
  7. 방향 결정 유닛과, 가중치 해결 유닛, 선별 스위치 유닛, 브리지 암 입력 계산 유닛 및 밸브 기반 제어 입력 계산 유닛을 포함하며 상기 방향 결정 유닛은 획득된 브리지 암 전류
    Figure 112017112395306-pct00055
    에 따라 방향을 결정하며;
    상기 가중치 해결 유닛은, 각 밸브 기반 제어기가 관리하는 정상 서브 모듈의 평균 전압
    Figure 112017112395306-pct00056
    과 정상 서브 모듈의 수
    Figure 112017112395306-pct00057
    및 상기 브리지 암 전류의 방향에 기초하여 각 관리 밸브 기반 제어기의 가중치(weight) B i 를 산출하며, 여기서, 상기 브리지 암 전류는 충전 방향,
    Figure 112017112395306-pct00058
    일 때이며, 상기 브리지 암 전류는 방전 방향,
    Figure 112017112395306-pct00059
    이며, 상기 선별 스위치 유닛은, 상기 방향 결정 유닛의 결정 결과에 따라 상기 관리된 밸브 기반 제어기의 상기 가중치 B i 를 선별하며, 상기 가중치를 상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛에 출력하며;
    상기 밸브 기반 제어기 입력 계산 유닛은, 각 밸브 기반 제어기에 입력되는 서브 모듈의 수
    Figure 112017112395306-pct00060
    =round
    Figure 112017112395306-pct00061
    를, 상기 브리지 암 입력 계산 유닛에 의해 계산되는, 상응하는 브리지 암에 입력되는 가중치 B i 와 전체 수
    Figure 112017112395306-pct00062
    에 따라, 계산하며, 여기서, round(어림)는 어림 함수 (rounding function)인 서브 모듈 분배 제어 장치.
  8. 컨버터 밸브와 상위 제어기 및 밸브 기반 제어기를 포함하며, 상기 컨버터 밸브의 각 브리지 암의 모든 서브 모듈은 M그룹으로 그룹화되어 있고, 여기서 M ≥1이며, 상기 모든 서브 모듈은 고장 서브 모듈과 정상 서브 모듈을 포함하며, 각 그룹의 각 서브 모듈은 동 수이거나 동 수가 아닐 수 있으며, 각 그룹의 정상 서브 모듈은 그 수가 가변되며, 각 그룹은 하나의 밸브 기반 제어기에 상응하며, 각 밸브 기반 제어기는 독립적으로 작동하며, 상기 상위 제어기는 제7항에서 정의하는 서브 모듈 분배 제어 장치를 포함하며, 입력 서브 모듈의 수를 계산하며, 그 수를 상기 밸브 기반 제어기에 전달하는 서브 모듈 분배 제어 시스템.
KR1020177015115A 2014-12-11 2015-10-28 서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템 Active KR101842012B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410768743.3A CN105743360B (zh) 2014-12-11 2014-12-11 一种子模块分布式控制方法、装置和系统
CN201410768743.3 2014-12-11
PCT/CN2015/093086 WO2016091022A1 (zh) 2014-12-11 2015-10-28 一种子模块分布式控制方法、装置和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170066692A KR20170066692A (ko) 2017-06-14
KR101842012B1 true KR101842012B1 (ko) 2018-05-14

Family

ID=56106651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177015115A Active KR101842012B1 (ko) 2014-12-11 2015-10-28 서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9876420B2 (ko)
EP (1) EP3232555B1 (ko)
KR (1) KR101842012B1 (ko)
CN (1) CN105743360B (ko)
CA (1) CA2970423C (ko)
DK (1) DK3232555T3 (ko)
ES (1) ES2834852T3 (ko)
PT (1) PT3232555T (ko)
RU (1) RU2649973C1 (ko)
WO (1) WO2016091022A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106452043B (zh) * 2016-12-01 2019-05-07 南京南瑞继保电气有限公司 一种子模块分布式充电方法
CN106877714B (zh) * 2017-04-27 2019-04-16 国家电网公司 一种模块化多电平换流器分层放电控制系统及方法
CN107783519A (zh) * 2017-09-29 2018-03-09 南京南瑞继保电气有限公司 一种换流阀控制保护系统架构
CN109818508B (zh) * 2017-11-20 2021-02-09 南京南瑞继保电气有限公司 一种柔性直流换流阀子模块电压控制方法及装置
CN110971132B (zh) * 2018-09-30 2023-10-20 西门子股份公司 模块化多电平换流器的控制系统、方法、装置和子模块
KR102639907B1 (ko) * 2021-01-27 2024-02-27 엘에스일렉트릭(주) 멀티레벨 컨버터 방식의 statcom 시스템 및 동작 방법
CN113193537B (zh) * 2021-05-17 2023-03-10 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 柔性直流换流阀控制保护系统功率模块故障诊断方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4477846B2 (ja) 2002-09-12 2010-06-09 旭化成東光パワーデバイス株式会社 電流調整された出力をもつ誘導性ｄｃコンバータのための方法及び回路
CN102916592A (zh) 2012-11-12 2013-02-06 华北电力大学 一种模块化多电平换流器的子模块分组均压控制方法
JP5676919B2 (ja) 2010-05-25 2015-02-25 株式会社東芝 電力変換装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU983932A1 (ru) * 1981-04-29 1982-12-23 Chernikov Georgij B Устройство дл управлени высоковольтным тиристорным вентилем
EP1195877B1 (de) * 2000-10-06 2018-09-12 ABB Schweiz AG Stromrichtersystem mit durch einen Gleichspannungszwischenkreis verbundenen Stromrichtermodulen sowie Verfahren zum Betrieb
RU2178616C1 (ru) * 2000-12-05 2002-01-20 Ульяновский государственный технический университет Способ релейного управления m-фазным преобразователем на двухоперационных вентилях
US7498693B2 (en) * 2004-02-18 2009-03-03 Diversified Technologies, Inc. More compact and higher reliability power source system
US7851945B2 (en) * 2005-08-08 2010-12-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method of providing power
US8799308B2 (en) * 2007-10-19 2014-08-05 Oracle International Corporation Enhance search experience using logical collections
JP5438935B2 (ja) * 2008-08-29 2014-03-12 株式会社東芝 短絡距離継電器
US7889525B2 (en) * 2009-03-25 2011-02-15 Intersil Americas Inc. System and method for phase dropping and adding
US20140091622A1 (en) * 2011-04-15 2014-04-03 Deka Products Limited Partnership Modular Power Conversion System
JP2014042396A (ja) 2012-08-22 2014-03-06 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 自励式電力変換装置
US8976554B2 (en) * 2012-09-18 2015-03-10 Siemens Corporation Control for fault-bypass of cascaded multi-level inverter
CN103199729B (zh) * 2013-04-10 2016-01-20 国家电网公司 一种模块化多电平变流器子模块分组阶梯波调制方法
CN103280952B (zh) 2013-04-23 2016-01-27 浙江大学 一种模块化多电平换流器的控制系统及其应用方法
DE102013212426A1 (de) * 2013-06-27 2014-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Umrichteranordnung mit parallel geschalteten Mehrstufen-Umrichtern sowie Verfahren zu deren Steuerung
CN103929081B (zh) 2014-04-14 2016-08-24 中国西电电气股份有限公司 一种用于模块化多电平换流器的子模块均压方法
CN104009663B (zh) 2014-05-22 2017-02-22 南京南瑞继保电气有限公司 一种适用于大容量模块化多电平换流器及协调控制方法
CN104038052B (zh) 2014-06-23 2016-07-06 上海交通大学 模块化多电平换流器电压均衡控制方法
US9906057B2 (en) * 2014-10-09 2018-02-27 Nec Corporation Modular multilvel converter and control framework for hybrid energy storage
US9639105B2 (en) * 2014-11-18 2017-05-02 International Business Machines Corporation Thermal management in a multi-phase power system
US10389114B2 (en) * 2014-11-25 2019-08-20 The Boeing Company Regulated transformer rectifier unit for aircraft systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4477846B2 (ja) 2002-09-12 2010-06-09 旭化成東光パワーデバイス株式会社 電流調整された出力をもつ誘導性ｄｃコンバータのための方法及び回路
JP5676919B2 (ja) 2010-05-25 2015-02-25 株式会社東芝 電力変換装置
CN102916592A (zh) 2012-11-12 2013-02-06 华北电力大学 一种模块化多电平换流器的子模块分组均压控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3232555A1 (en) 2017-10-18
RU2649973C1 (ru) 2018-04-06
DK3232555T3 (da) 2020-12-07
PT3232555T (pt) 2020-12-07
CN105743360A (zh) 2016-07-06
US20170317574A1 (en) 2017-11-02
CN105743360B (zh) 2018-01-19
EP3232555B1 (en) 2020-09-09
CA2970423A1 (en) 2016-06-16
US9876420B2 (en) 2018-01-23
WO2016091022A1 (zh) 2016-06-16
KR20170066692A (ko) 2017-06-14
EP3232555A4 (en) 2018-05-23
ES2834852T3 (es) 2021-06-18
CA2970423C (en) 2019-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101842012B1 (ko) 서브 모듈 분배 제어, 방법, 장치 및 시스템
KR101599565B1 (ko) 분산된 셀 제어를 가진 전력 컨버터
CN106575928B (zh) 模块化能量存储器直接转换器系统
EP3113350B1 (en) Modular multi-level converter and method of controlling voltage balancing of modular multi-level converter
CN104335440B (zh) 确定多串式逆变器中的串结构
US20120049837A1 (en) Method And Arrangement To Determine The Cell Capacitor Voltage Of A Cell Of A Multi-Cell Power Converter
CN104038060B (zh) 柔性直流输电系统模块化多电平换流器均压方法
KR20180064670A (ko) 무효전력보상장치 및 그 제어 방법
CN104935156B (zh) 一种动态均流控制方法及电路
US20100097044A1 (en) Power optimization of operating multiple power supplies
EP4732418A2 (en) Discharge control for power processing and time-varying voltage profile generation
CN119340939B (zh) 混合线路海上风电柔直系统控制方法、装置、终端及介质
Certuche-Alzate et al. A reconfiguration algorithm for a DC zonal electric distribution system based on graph theory methods
CN117013544A (zh) 一种柔性互联变流器及故障穿越方法、系统、设备及介质
CN121906581A (zh) 一种电池梯级利用储能系统动态冗余控制方法及系统
WO2024151743A1 (en) Power processing and time-varying voltage profile generation
CN109558247A (zh) 一种避免权重失衡之自动动态调整权重数值轮替模块设计

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0105 International application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A15-nap-PA0105

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

A302 Request for accelerated examination
PA0302 Request for accelerated examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D17-exm-PA0302

St.27 status event code: A-1-2-D10-D16-exm-PA0302

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U12-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 6

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 7

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 8

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 9

U11 Full renewal or maintenance fee paid

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-4-4-U10-U11-OTH-PR1001 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Year of fee payment: 9