The invention discloses a method for high speed permanent magnet motor drive system of modular multilevel converter, multilevel converter module of the converter including three phase, each phase by the arm, arm and arm inductor in series, the upper and lower bridge arm of each sub module including N SM1 SMN output the input end of the bridge arm of the first sub module and the lower bridge arm last sub module are respectively connected with the DC bus, connected at the upper and lower arm inductor is AC electrical interface converter, three communication nodes through the filter capacitor after the external connection of high speed permanent magnet motor, arm inductor and filter capacitor a LC type filter. The invention reduces the high-frequency harmonic component of MMC output voltage, reduces the high frequency eddy current loss of motor stator silicon steel sheet, avoids the deterioration of insulation performance and the problem that the bearing is easily damaged by high-frequency harmonics, and realizes the stable operation of high-speed permanent magnet motor under multilevel driving.
【技术实现步骤摘要】
一种用于高速永磁电机驱动系统的模块化多电平变换器
本专利技术涉及电机驱动器件,特别是涉及一种用于高速永磁电机驱动系统的模块化多电平变换器。
技术介绍
高速永磁电机(HighSpeedPermanentMagnetMachines,HSPMMs)凭借其效率和功率密度高的优势,应用潜力极大,它涵盖了各种功率等级的场合,已成为当前国内外电机领域的一个研究热点。由于高速永磁电机运行频率高,对逆变器的开关频率更高,高速永磁电机应用于中高压大功率场合时,普通的三相全桥逆变器甚至传统多电平拓扑都已不再适用于中高压大功率高频运行条件下。模块化多电平变换器(ModularMultilevelConverter,MMC)是一种新型的多电平变换器,具有高度模块化结构,效率高,便于扩展系统电压和容量,实现工业化生产。模块化多电平变换器驱动高速永磁电机,无需通过大容量变压器,即可实现低耐压开关实现高压多电平输出,等效开关频率高,波形更接近正弦波,可以降低系统损耗。但是高速永磁电机绕组电感较小,采用电压源三相逆变器驱动电机时,电流开关频率谐波含量高,产生大量涡流损耗,即使采用MMC,可以降低电流谐波含量,但是由于等效开关频率高的特点,输出电压中会产生大量的高频谐波分量,使得定子硅钢片涡流损耗变大,同时影响电机绝缘性能,损害电机端部。
技术实现思路
专利技术目的:针对现有技术的缺陷,提供一种带有输出滤波器的,可以降低高频谐波分量,保证高速永磁电机稳定运行的用于高速永磁电机驱动系统的模块化多电平变换器及消除系统谐振的方法。技术方案:一种带有输出滤波器的模块化多电平变换器,包括多电平变换器模块 ...
【技术保护点】
一种带有输出滤波器的模块化多电平变换器,其特征在于:包括多电平变换器模块和滤波电容器模块,所述多电平变换器模块包括桥臂电感,且多电平变换器模块的输出端连接滤波电容器模块,该滤波电容器与多电平变换器模块的桥臂电感构成LC型滤波器,所述LC型滤波器用于降低模块化多电平变换器输出电压高频谐波分量。
【技术特征摘要】
1.一种带有输出滤波器的模块化多电平变换器,其特征在于:包括多电平变换器模块和滤波电容器模块,所述多电平变换器模块包括桥臂电感,且多电平变换器模块的输出端连接滤波电容器模块,该滤波电容器与多电平变换器模块的桥臂电感构成LC型滤波器,所述LC型滤波器用于降低模块化多电平变换器输出电压高频谐波分量。2.根据权利要求1所述的带有输出滤波器的模块化多电平变换器,其特征在于:所述多电平变换器模块包括三相,各相均包括上桥臂和下桥臂,上桥臂和下桥臂均包括串联连接的N个相同的子模块SMi,i=1,2,...,N和一个桥臂电感L,所述上桥臂的第一个子模块的输入端和下桥臂最后一个子模块的输出端分别与直流母线相连,上一子模块的输出端与下一子模块的输入端相连,上桥臂最后一个子模块的输出端通过上桥臂电感和下桥臂电感与下桥臂第一个子模块的输入端连接;所述每一相的上桥臂和下桥臂电感的连接点为多电平变换器模块的输出端,每个输出端均连接一滤波电容Cf,且桥臂电感L与滤波电容Cf构成LC型滤波器。3.根据权利要求2所述的带有输出滤波器的模块化多电平变换器,其特征在于:所述子模块为半桥模块,包括大功率可控电力电子开关T1和T2、两个二极管以及电容C,其中,T1和T2分别反并联一个二极管,然后串联,最后与电容C并联连接。4.根据权利要求3所述的带有输出滤波器的模块化多电平变换器,其特征在于:所述T1和T2为绝缘栅双极型晶体管。5.根据权利要求2所述的带有输出滤波器的模块化多电平变换器,其特征在于:所述上桥臂和下桥臂子模块数目分别为偶数。6.根据权利要求2所述的带有输出滤波器的模块化多电平变换器,其特征在于:所述滤波电容器模块为星型连接,并分别与多电平变换器模块的三相输出端连接。7.一种基于权利要求1至6任一项所述模块化多电平变换器的高速永磁电机驱动系统,其特征在于:所述多电平变换器模块的上桥臂的第一个子模块的输入端和下桥臂最后一个子模块的输出端分别与直流母线相连,输出端分别与星型连接的滤波电容器模块相连,对外连接高速永磁电机。8.一种消除权利要求7所述高速永磁电机驱动系统谐振的方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)建立MMC输出数学模型方程根据基尔霍夫电压电流定律,桥臂电压和桥臂电流可表示为:其中,E为直流母线电压,vpj、vnj分别为j相上、下桥臂电压,ipj、inj分别为j相上、下桥臂电流,ij为交流侧j相电流,L为桥臂电感,Ls为高速永磁电机绕组电感,Rs为高速永磁电机绕组电阻,ej为高速永磁电机各相反电势,定义每相同时流过上、下桥臂的电流为环流izj,j=a,b,c;所以,由桥臂电压和桥臂电流数学模型方程可以得到MMC输出数学模型方程:定义则MMC输出数学模型方程为:(2)将...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄允凯,夏天琦,彭飞,曹智,姚宇,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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