一种m制造技术

针对M3C工作机理复杂，分析与控制方法缺乏统一性，本发明专利技术公开了一种m

【技术实现步骤摘要】
一种m
×
n型模块化多电平矩阵变换器的统一控制方法


[0001]本专利技术属于交流电能变换装置
，特别是涉及一种m
×
n型模块化多电平矩阵变换器的统一控制方法。

技术介绍

[0002]M3C将传统矩阵变换器与模块化多电平技术有效结合，采用级联H桥单元代替传统矩阵变换器中的双向开关，并在各桥臂支路上串联电感，其保留了传统矩阵变换器的优点，可实现交交变频、四象限运行、输入功率因数可控。相较于目前已工业化的中高压多模块矩阵变换器，M3C省去了笨重的多绕组移相变压器，系统的功率密度高、成本低。其无需笨重的移相变压器、箝位电容和飞跨电容，输入输出电流谐波含量低，易于扩展，可靠性高，已广泛应用在柔性直流输电工程、海上风电并网、孤岛供电等。
[0003]经过多年的探索，针对M3C的建模、调制策略和控制策略方面的研究已经取得了系列进展。然而，仍然存在以下问题待解决。
[0004](1)缺乏统一分析及控制机制
[0005]现有M3C系统的建模和控制器设计大都针对特定拓扑，适用范围窄、扩展性差。2<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种m
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n型模块化多电平矩阵变换器的统一控制方法，包括如下三个步骤，其特征在于：S1，M3C物理机理分析并其统一数学模型的建立；M3C中各拓扑的桥臂形式相同，均由特性严格一致的级联H桥逆变模块和一个滤波电感组成，桥臂通过不同的方式组合，接入到不同的输入和输出，就构成了应用于不同场合的M3C拓扑，M3C中各桥臂用于缓冲输入、输出的瞬时脉动功率，认为是有源功率解耦系统；根据瞬时功率理论得：式中p
ij
，i＝1,2K m,j＝1,2K n为桥臂瞬时功率，p
i
和p
o
分别为输入、输出瞬时功率；m
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nM3C系统的工作机理基本相同，主要通过控制桥臂电流，实现输入、输出电流控制，以及系统级和桥臂间电容能量平衡控制，对于满秩m
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n M3C变换器，首先考虑系统的稳态输入、输出外特性，假设输入、输出电流的稳态值已知，其外部特性满足基尔霍夫电流定律：i
i1
+i
i2
+L i
in
＝i
ai
,i∈{1,2,L m}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)i
1j
+i
2j
+L i
mj
＝i
bj
,j∈{1,2,L n}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中“a”代表输入端，“b”代表输出端，i
ai
为输入电流，i
bi
为输出电流，i
ci
为连接第i相输入和第j相输出的桥臂电流；不难发现上述方程中只有(m+n
‑
1)个独立的方程，因此还需有(m
‑
1)(n
‑
1)个独立方程唯一确(m
×
n)个桥臂电流，目前大多研究引入了“环流”的概念，其实质是在上述方程组添加(m
‑
1)(n
‑
1)个独立方程组，结合环流以及输入、输出电流唯一确定桥臂电流；然后考虑桥臂的内部稳态特性和动态特性，为了保证桥臂电容能量平衡，需满足桥臂的平均功率为零，即：其中u
ij
为连接第i相输入和第j相输出的桥臂的输出电压，它可根据桥臂电感的状态方程来求解：式中，u
com
为输出公共点到输入公共点的电压，也可称为共模电压；当开关频率足够高时，桥臂电感值做到相当小，认为近似为零，从而得u
ij
＝u
ai
‑
u
bj
‑
u
com
，表明共模电压可用于调节桥臂输出电压；最后考虑系统总电容能量动态方程和桥臂电容能量动态方程，具体如下：系统总能量动态方程为：其中u
ij_k
为子模块电容电压，l表示各桥臂单元中H桥逆变模块的个数，P
i
为输入功率，
P
o
为期望输出功率，为所有子模块电容电压平方的平均值之和；为了保证桥臂间能量平衡，可通过控制桥臂电流来实现，则表示为式中，桥臂瞬时功率写为p
ij
＝(u
ai
‑
u
bj
‑
u
com
)i
ij
；以上为M3C系统的统一数学模型，值得注意的是，结合约束式(1)～(3)仍然不能求解出桥臂电流稳态解，但可得出桥臂电流稳态值的一类可行解，正常运行工况下，m
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nM3C拓扑各桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊文静，李航，林建亨，谢诗铭，但汉兵，孙尧，粟梅，许国，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：