一种级联H桥多电平换流器的控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种级联H桥多电平换流器的控制方法和系统，所述方法包括：根据被控母线电压的实际值和目标值确定占空比；根据所述占空比确定PWM脉冲信号，并利用该PWM脉冲信号控制级联H桥多电平换流器，本发明专利技术提供的技术方案，利用占空比生成控制级联H桥多电平换流器的PWM脉冲信号，该方法调制过程简单，输出直流偏置较小、模块化程度高且低频谐波较少。

Control method and system of cascaded H-bridge multilevel converter

【技术实现步骤摘要】
一种级联H桥多电平换流器的控制方法和系统
本专利技术涉及电力电子控制
，具体涉及一种级联H桥多电平换流器的控制方法和系统。
技术介绍
级联H桥多电平变换器已广泛应用于中压变频器、静止同步补偿器(STATCOM)、新能源并网逆变器(UPFC)、统一潮流控制器等电力电子装置。目前，级联H桥多电平变换器的常规控制方法主要有多电平谐波消除SHEPWM、载波水平移相CPSPWM和空间矢量SVPWM等方法。其中，多电平谐波消除SHEPWM的控制原理是电路的每相使用一个正弦调制波和几个三角载波进行比较，这种控制方法存在低频谐波含量丰富的缺点；载波水平移相CPSPWM的控制原理是每个模块的信号都是由一个三角载波和一个正弦波比较产生，所有模块的正弦波都相同，但每个模块的三角载波与它相邻模块的三角载波之间有一个相移，但是在控制过程中需要在控制算法上设计三角载波进行PWM比较计算，实现较为复杂；空间矢量SVPWM的控制原理为使用空间矢量的方法进行调制，但是调制过程复杂。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是利用占空比生成控制级联H桥多电平换流器的PWM脉冲信号，该方法调制过程简单，输出直流偏置较小、模块化程度高且低频谐波较少。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种级联H桥多电平换流器的控制方法，其改进之处在于，包括：根据被控母线电压的实际值和目标值确定占空比；根据所述占空比确定PWM脉冲信号，并利用该PWM脉冲信号控制级联H桥多电平换流器。优选的，所述根据被控母线电压的实际值和目标值确定占空比，包括：按下式确定占空比u(t)：其中，Kp为PI控制器的比例系数，e(k)为被控母线电压的目标值和实际值的差值，T为采样周期，Ti为积分时间，n为控母线电压的目标值和实际值的差值的采样次数。优选的，所述根据所述占空比确定PWM脉冲信号，并利用该PWM脉冲信号控制级联H桥多电平换流器，包括：将标准方波作为H桥多电平换流器中左桥换流器的PWM脉冲信号，并利用所述H桥多电平换流器中左桥换流器的PWM脉冲信号控制所述H桥多电平换流器中左桥换流器；利用所述占空比右移所述标准方波；将右移后的波形作为H桥多电平换流器中右桥换流器的PWM脉冲信号，并利用所述H桥多电平换流器中右桥换流器的PWM脉冲信号控制所述H桥多电平换流器中右桥换流器。进一步的，所述利用所述占空比右移所述标准方波，包括：按下式确定所述标准方波的右移相位差α：上式中，u(t)为占空比，T′为标准方波的周期；利用所述标准方波的右移相位差α对所述标准方波进行右移。进一步的，所述标准方波为在一个周期内，高电平和低电平分别持续占比为50％的波形。一种级联H桥多电平换流器的控制系统，其改进之处在于，包括：确定单元，用于根据被控母线电压的实际值和目标值确定占空比；控制单元，用于根据所述占空比确定PWM脉冲信号，并利用该PWM脉冲信号控制级联H桥多电平换流器。优选的，所述确定单元，用于：按下式确定占空比u(t)：其中，Kp为PI控制器的比例系数，e(k)为被控母线电压的目标值和实际值的差值，T为采样周期，Ti为积分时间，n为控母线电压的目标值和实际值的差值的采样次数。优选的，所述控制单元，包括：第一控制模块，用于将标准方波作为H桥多电平换流器中左桥换流器的PWM脉冲信号，并利用所述H桥多电平换流器中左桥换流器的PWM脉冲信号控制所述H桥多电平换流器中左桥换流器；调制模块，用于利用所述占空比右移所述标准方波；第二控制模块，用于将右移后的波形作为H桥多电平换流器中右桥换流器的PWM脉冲信号，并利用所述H桥多电平换流器中右桥换流器的PWM脉冲信号控制所述H桥多电平换流器中右桥换流器。进一步的，所述调制模块，用于：按下式确定所述标准方波的右移相位差α：上式中，u(t)为占空比，T′为标准方波的周期；利用所述标准方波的右移相位差α对所述标准方波进行右移。进一步的，所述标准方波为在一个周期内，高电平和低电平分别持续占比为50％的波形。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术提供的技术方案，根据被控母线电压的实际值和目标值确定占空比；根据所述占空比确定PWM脉冲信号，并利用该PWM脉冲信号控制级联H桥多电平换流器。基于本专利技术提供的技术方案，利用占空比生成控制级联H桥多电平换流器的PWM脉冲信号，该方法大大简化了控制过程，使调制过程简单化，提高了程序模块化程度，使模块复用简单，增减模块过程程序改动较少；本专利技术提供的控制方法，使H桥多电平换流器开断的时间均为50％，相比传统的控制方法，输出直流偏置较小且低频谐波较少。附图说明图1是本专利技术提供的一种级联H桥多电平换流器的控制方法流程图图2是本专利技术实施例提供的级联H桥多电平换流器的主线路图；图3是本专利技术实施例提供的H桥多电平换流器的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的占空比为0时，PWM脉冲信号的波形图；图5是本专利技术实施例提供的占空比为50％时，PWM脉冲信号的波形图；图6是本专利技术实施例提供的占空比为100％，PWM脉冲信号的波形图；图7是本专利技术提供的一种级联H桥多电平换流器的控制系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种级联H桥多电平换流器的控制方法，如图1所示，包括：101.根据被控母线电压的实际值和目标值确定占空比；102.根据所述占空比确定PWM脉冲信号，并利用该PWM脉冲信号控制级联H桥多电平换流器。例如，如图2所示，为本实施例提供的级联H桥多电平换流器的主线路图，为保证线路的正常的运行，主线路图包括20个级联的H桥多电平换流器，18个级联的H桥多电平换流器正常运行，2个级联的H桥多电平换流器处于冗余备用状态，当正常运行的换流器发生故障时，备用换流器会取代故障换流器进行输出。低压侧直流经过H桥多电平换流器稳压，再由四绕组变压器升压，最后由整流装置整流为直流。如图3所示，为H桥多电平换流器的结构示意图，其中，g1和g3为互斥关系，g2和g4为互斥关系，当g1和g3同相位时，输出电压占空比为0，为图4所示；当g3滞后g1管90°时，输出电压占空比为50％，如图5所示；当g3滞后g1管180°时，输出电压占空比为100％，为正负方波，如图6所示。所述根据被控母本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种级联H桥多电平换流器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据被控母线电压的实际值和目标值确定占空比；/n根据所述占空比确定PWM脉冲信号，并利用该PWM脉冲信号控制级联H桥多电平换流器。/n

【技术特征摘要】
1.一种级联H桥多电平换流器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据被控母线电压的实际值和目标值确定占空比；
根据所述占空比确定PWM脉冲信号，并利用该PWM脉冲信号控制级联H桥多电平换流器。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据被控母线电压的实际值和目标值确定占空比，包括：
按下式确定占空比u(t)：



其中，Kp为PI控制器的比例系数，e(k)为被控母线电压的目标值和实际值的差值，T为采样周期，Ti为积分时间，n为控母线电压的目标值和实际值的差值的采样次数。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述占空比确定PWM脉冲信号，并利用该PWM脉冲信号控制级联H桥多电平换流器，包括：
将标准方波作为H桥多电平换流器中左桥换流器的PWM脉冲信号，并利用所述H桥多电平换流器中左桥换流器的PWM脉冲信号控制所述H桥多电平换流器中左桥换流器；
利用所述占空比右移所述标准方波；
将右移后的波形作为H桥多电平换流器中右桥换流器的PWM脉冲信号，并利用所述H桥多电平换流器中右桥换流器的PWM脉冲信号控制所述H桥多电平换流器中右桥换流器。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述占空比右移所述标准方波，包括：
按下式确定所述标准方波的右移相位差α：



上式中，u(t)为占空比，T′为标准方波的周期；
利用所述标准方波的右移相位差α对所述标准方波进行右移。


5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述标准方波为在一个周期内，高电平和低电平分别持续占比为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭雷，李甲飞，张佃青，燕翚，詹雄，杨立，王清涛，
申请(专利权)人：中电普瑞科技有限公司，南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11