级联H桥矩阵换流器的控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种级联H桥矩阵换流器的控制方法及装置，其中方法包括：获取用于表征级联H桥矩阵换流器非正常输出状态的短路支路元素；获取用于表征所述级联H桥矩阵换流器正常输出状态的电容支路元素；根据所述短路支路元素和所述电容支路元素生成用于控制所述级联H桥矩阵换流器的输出状态的开关矩阵；对所述开关矩阵进行译码生成用于驱动所述级联H桥矩阵换流器的脉冲触发信号。可以无需获取各个开关组合的状态，可以减少矩阵换流器在级联数较多时，开关组合数呈指数增加而导致的数据处理量过于庞大，控制反应慢的问题，使得级联H桥矩阵换流器的控制实时，简单，灵活。

Control method and device of cascaded H bridge converter

The invention discloses a device and a control method of cascaded H bridge matrix converter, wherein the method comprises the following steps: acquiring for short branch elements characterization of cascade H bridge matrix converter output non normal state; get used to characterize the capacitance element cascade H bridge matrix converter output according to the normal state; the short branch element and the capacitor elements for generating a switch matrix output state control of the cascaded H bridge matrix converter; decoding for generating a driving pulse trigger signal of the cascaded H bridge matrix converter on the switch matrix. Can not acquire each switch state combination, can reduce the matrix converter in cascade number, switch combination number is the amount of data processing index increased is too large, the problem of slow response control, real-time control, the cascade H bridge matrix converter is simple and flexible.

【技术实现步骤摘要】
级联H桥矩阵换流器的控制方法和装置
本专利技术涉及电力电子控制
，具体涉及到一种级联H桥矩阵换流器的控制方法和装置。
技术介绍
级联H桥型模块化多电平矩阵换流器(H-bridgeModularMultilevelConverter，HB-M3C)是一种新颖的多电平矩阵变换器，其由9个桥臂构成，每个桥臂由多个子模块级联而成。通过控制各个桥臂中各个子模块的投入和切除，可以分别在输入侧与输出侧调制产生正弦电压波形。相对于传统矩阵变换器，HB-M3C具有较高的电压利用率、易于建造和安装模块化结构，并能够实现无功补偿。级联H桥型模块化多电平换流器非常适用于高压大容量电机拖动以及变频输电等领域。如图1所示，级联H桥模块化多电平矩阵变换器由9个桥臂组成，每个桥臂由若干子模块级联而成图1中示出了每个桥臂由两个子模块级联而成。级联H桥模块化多电平矩阵变换器通过控制子模块的开断来控制其输出。其中，输出状态包括正常输出状态和非正常输出状态。现有技术中，采用空间矢量调制算法控制各个子模块的开断，在对各个子模块的控制时利用查找事先将所有的正常输出状态进行穷举，并以输入侧矢量、输出侧矢量以及电流方向作为索引条件制作的开关表进行控制。理论上，N个级联的矩阵变换器有49N种输出状态(即49N种开关组合)，随着级联数N的增加，开关组合数成指数倍增加，例如，当N＝5时，其开关数的数量级可达到1027，假设每个元素占用1Byte存储空间，其开关表所占的空间大概为8*1018GB的存储空间。过多的级联数导致开关表所占用的存储空间巨大，由于存储设备存储能力的限制，可能导致查询开关表的方法无法实现，或实现空难，其次，由于开关表的数据过于庞大，可能在庞大的数据库中查询各个子模块的开关状态时，需要处理的数据量过大，导致其控制反应慢。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于较为灵活的控制级联H桥型模块化多电平矩阵换流器。为此，根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种级联H桥矩阵换流器的控制方法和装置，包括：获取用于表征级联H桥矩阵换流器非正常输出状态的短路支路元素；获取用于表征级联H桥矩阵换流器正常输出状态的电容支路元素；根据短路支路元素和电容支路元素生成用于控制级联H桥矩阵换流器的输出状态的开关矩阵；对开关矩阵进行译码生成用于驱动级联H桥矩阵换流器的脉冲触发信号。可选地，获取用于表征级联H桥矩阵换流器非正常输出状态的短路支路元素包括：获取输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量；对输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量进行异或运算，生成开关矩阵中短路支路元素。可选地，获取用于表征级联H桥矩阵换流器正常输出状态的电容支路元素包括：获取输入侧零矢量占空比和输出侧零矢量占空比；比较输入侧零矢量占空比和输出侧零矢量占空比的大小；选择零矢量占空比大的一侧电压瞬时值达到最大的第一相电作为该侧单电容控制的第一电容编号；选择另一侧瞬时值达到最大且与第一相电的极性相反的第二相电作为另一侧单电容控制的第二电容编号；将第一电容编号和第二电容编号添加至开关矩阵中对应的元素得到电容支路元素。可选地，获取输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量包括：分别获取输入侧和输出侧的三相电压矢量；将三相电压矢量进行坐标变换得到两相静止坐标系下输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量。可选地，获取输入侧零矢量占空比和输出侧零矢量占空比包括：分别计算与输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量同一周期内相邻相电压矢量的占空比；根据相邻相电压矢量的占空比分别计算得到输入侧零矢量占空比和输出侧零矢量占空比。根据第二方面，本专利技术实施例提供一种级联H桥矩阵换流器的控制装置，包括：第一获取模块，用于获取用于表征级联H桥矩阵换流器非正常输出状态的短路支路元素；第二获取模块，用于获取用于表征级联H桥矩阵换流器正常输出状态的电容支路元素；生成模块，用于根据短路支路元素和电容支路元素生成用于控制级联H桥矩阵换流器的输出状态的开关矩阵；译码模块，用于对开关矩阵进行译码生成用于驱动级联H桥矩阵换流器的脉冲触发信号。可选地，第一获取模块包括：第一获取单元，用于获取输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量；异或运算单元，用于对输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量进行异或运算，生成开关矩阵中短路支路元素。可选地，第二获取模块包括：第二获取单元，用于获取输入侧零矢量占空比和输出侧零矢量占空比；比较单元，用于比较输入侧零矢量占空比和输出侧零矢量占空比的大小；第一选择单元，用于选择零矢量占空比大的一侧电压瞬时值达到最大的第一相电作为该侧单电容控制的第一电容编号；第二选择单元，用于选择另一侧瞬时值达到最大且与第一相电的极性相反的第二相电作为另一侧单电容控制的第二电容编号；添加单元，用于将第一电容编号和第二电容编号添加至开关矩阵中对应的元素得到电容支路元素。可选地，第一获取单元包括：获取子单元，用于分别获取输入侧和输出侧的三相电压矢量；坐标变换子单元，用于将三相电压矢量进行坐标变换得到两相静止坐标系下输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量。可选地，第二获取单元包括：第一计算子单元，用于分别计算与输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量同一周期内相邻相电压矢量的占空比；第二计算子单元，用于根据相邻相电压矢量的占空比分别计算得到输入侧零矢量占空比和输出侧零矢量占空比。本专利技术实施例提供了一种级联H桥矩阵换流器的控制方法及装置，空间矢量调制算法控制级联H桥矩阵换流器的开关开断，表现出的输出状态为正常和非正常输出状态，在获取到用于表征级联H桥矩阵换流器非正常输出状态的短路支路元素和用于表征级联H桥矩阵换流器正常输出状态的电容支路元素，后组成控制级联H桥矩阵换流器输出状态的矩阵，根据矩阵生成驱动H桥的触发脉冲信号。无需获取各个开关组合的状态，可以减少矩阵换流器在级联数较多时，开关组合数呈指数增加而导致的数据处理量过于庞大，控制反应慢的问题，使得级联H桥矩阵换流器的控制实时，简单，灵活。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例的级联H桥矩阵换流器的拓扑结构示意图；图2示出了本专利技术实施例的级联H桥矩阵换流器控制方法的流程示意图；图3示出了本专利技术实施例的级联H桥矩阵换流器的输入侧与输出侧电压矢量运行图；图4示出了本专利技术实施例中零矢量占空比较大的一侧的区间图；图5示出了本专利技术实施例中零矢量占空比较大的一侧的区间图；图6示出了本专利技术实施例的另一级联H桥矩阵换流器控制方法的流程示意图；图7示出了本专利技术实施例的级联H桥矩阵换流器控制装置的流程示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种级联H桥矩阵换流器的控制方法，其特征在于，包括：获取用于表征级联H桥矩阵换流器非正常输出状态的短路支路元素；获取用于表征所述级联H桥矩阵换流器正常输出状态的电容支路元素；根据所述短路支路元素和所述电容支路元素生成用于控制所述级联H桥矩阵换流器的输出状态的开关矩阵；对所述开关矩阵进行译码生成用于驱动所述级联H桥矩阵换流器的脉冲触发信号。

【技术特征摘要】
1.一种级联H桥矩阵换流器的控制方法，其特征在于，包括：获取用于表征级联H桥矩阵换流器非正常输出状态的短路支路元素；获取用于表征所述级联H桥矩阵换流器正常输出状态的电容支路元素；根据所述短路支路元素和所述电容支路元素生成用于控制所述级联H桥矩阵换流器的输出状态的开关矩阵；对所述开关矩阵进行译码生成用于驱动所述级联H桥矩阵换流器的脉冲触发信号。2.如权利要求1所述的级联H桥矩阵换流器的控制方法，其特征在于，所述获取用于表征级联H桥矩阵换流器非正常输出状态的短路支路元素包括：获取输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量；对所述输入侧电压空间矢量和所述输出侧电压空间矢量进行异或运算，生成开关矩阵中短路支路元素。3.如权利要求1所述的级联H桥矩阵换流器的控制方法，其特征在于，所述获取用于表征所述级联H桥矩阵换流器正常输出状态的电容支路元素包括：获取输入侧零矢量占空比和输出侧零矢量占空比；比较所述输入侧零矢量占空比和所述输出侧零矢量占空比的大小；选择所述零矢量占空比大的一侧电压瞬时值达到最大的第一相电作为该侧单电容控制的第一电容编号；选择另一侧瞬时值达到最大且与所述第一相电的极性相反的第二相电作为另一侧单电容控制的第二电容编号；将所述第一电容编号和所述第二电容编号添加至开关矩阵中对应的元素得到电容支路元素。4.如权利要求1-3任意一项所述的级联H桥矩阵换流器的控制方法，其特征在于，所述获取输入侧电压空间矢量和输出侧电压空间矢量包括：分别获取输入侧和输出侧的三相电压矢量；将所述三相电压矢量进行坐标变换得到所述两相静止坐标系下输入侧电压空间矢量和所述输出侧电压空间矢量。5.如权利要求4所述的级联H桥矩阵换流器的控制方法，其特征在于，所述获取输入侧零矢量占空比和输出侧零矢量占空比包括：分别计算与所述输入侧电压空间矢量和所述输出侧电压空间矢量同一周期内相邻相电压矢量的占空比；根据所述相邻相电压矢量的占空比分别计算得到输入侧零矢量占空比和输出侧零矢量占空比。6.一种级联H桥矩阵换流器的控制装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁士长，刘宗烨，蔡林海，邓占锋，刘海军，鲁开中，汪大洋，孙雅旻，袁敞，肖湘宁，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司信息通信分公司，全球能源互联网研究院有限公司，华北电力大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32