一种适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略技术方案

本发明专利技术公开一种适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略，属于电力电子变换技术领域。一种适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略，所述非线性谐波抑制策略包括以下步骤：步骤一：实时监测模块化多电平换流器的输出电压，以所述输出电压为所述模块化多电平换流器的输出电压参考值，经过电压外环控制环节，得到电容电流参考值；步骤二：将所述电容电流参考值与实际值作差，得到的差值经过调节后，得到所述模块化多电平换流器的交流控制信号；本发明专利技术能够有效保障MMC和CCV级联驱动中频交流环节的电压稳定，而且能够抑制系统随运行工况所产生的多项非线性谐波。随运行工况所产生的多项非线性谐波。随运行工况所产生的多项非线性谐波。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略


[0001]本专利技术属于电力电子变换
，具体涉及一种适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略。

技术介绍

[0002]近年来，随着电力电子技术的快速发展，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)凭借模块化程度高、可使用低压器件、能量传输效率高、交流侧输出电压谐波含量低、可实现冗余控制等优点，已经在中压电机驱动、轨道交通、高压柔性直流输电等领域得到了广泛应用。但MMC在应用于大功率低速直驱系统中时存在一个无法忽视的固有缺点：MMC各子模块电容电压的波动将随着输出频率的降低而显著增加，严重时甚至会影响MMC以及电机的正常运行。
[0003]为解决现有MMC电机驱动系统的缺陷，一种有效的技术方案是采用基于模块化多电平换流器和交交变频器(Cycloconverter,CCV)的级联驱动系统，将直流侧电压先通过MMC转换为中频交流电，再通过CCV转换为低频交流电供给电机，从而有效减小MMC储能电容容值、体积和重量。然而这种技术方案由于采用了CCV作为电机侧变换器，晶闸管的换相过程会导致系统中非线性谐波的出现，并且这些谐波的频率将随着电机的转速变化而变化，影响了驱动系统中频交流环节的电压稳定，给系统的稳定性和运行可靠性带来了隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中的缺陷，提供一种适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略，所述非线性谐波抑制策略包括以下步骤：步骤一：实时监测模块化多电平换流器的输出电压，以所述输出电压为所述模块化多电平换流器的输出电压参考值，经过电压外环控制环节，得到电容电流参考值；步骤二：将所述电容电流参考值与实际值作差，得到的差值经过调节后，得到所述模块化多电平换流器的交流控制信号；步骤三：根据所述模块化多电平换流器的交流控制信号，经过调制策略和均压控制后得到所述模块化多电平换流器的导通信号，控制所述模块化多电平换流器的桥臂子模块的开通或关断。
[0007]进一步地，所述步骤二中，对所述差值的调节运用到改进型准比例谐振控制器。
[0008]进一步地，所述改进型准比例谐振控制器的具体控制环节如下：所述差值经过比例调节环节，得到控第一制信号；设置坐标变换角为3θm，所述差值经过abc/dq坐标变换，得到dq坐标系下的控制分量，再经过准谐振调节环节，然后经过dq/abc反向坐标变换得到第二控制信号；设置坐标变换角为
‑
3θm，所述差值经过abc/dq坐标变换，得到dq坐标系下的控制分量，再经过准谐振调节环节，然后经过dq/abc反向坐标变换得到第三控制信号；最后将所述第一、二、三控制信号所述模块化多电平换流器的输出电压实际值相加，得到所述模块
化多电平换流器的交流控制信号。
[0009]进一步地，所述θ
m
由电机的转子位置检测器得到。
[0010]进一步地，所述准谐振调节环节的传递函数为：
[0011][0012]其中，K1为第1个准谐振调节器的谐振系数，ω
01
为第1个准谐振调节器的谐振角频率，ω
c1
为第1个准谐振调节器的截止角频率，K2为第2个准谐振调节器的谐振系数，ω
02
为第2个准谐振调节器的谐振角频率，ω
c2
为第2个准谐振调节器的截止角频率，s为微分算子。
[0013]进一步地，所述谐振调节环节的传递函数中，谐振角频率的选取公式为：
[0014][0015]其中，ω
mmc
为MMC输出电压角频率，f
mmc
为所述模块化多电平换流器的输出电压频率。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]1、本专利技术能够有效保障MMC和CCV级联驱动中频交流环节的电压稳定，实现驱动系统的可靠运行；
[0018]2、本专利技术利用改进型准比例谐振控制器，来实现谐波频率点的高增益和无静差控制，能够抑制系统随运行工况所产生的多项非线性谐波，并且在运行工况和谐波频带发生变化时实现跟踪控制。
[0019]3、本专利技术所提出的非线性谐波抑制策略无需增加系统建设成本，算法易于实现，控制简单直接，具有较强的实用性。
附图说明
[0020]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0021]图1是本专利技术所述适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略控制框图；
[0022]图2是本专利技术所述级联驱动系统中MMC的电路图；
[0023]图3是本专利技术所述级联驱动系统中CCV的电路图。
具体实施方式
[0024]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，所描述的实施例仅仅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作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。
[0025]如图1所示，本专利技术为一种适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略，所述级联驱动系统中MMC和CCV的电路图分别如图2和图3所示。本专利技术所述控制策略包括以下步骤：
[0026]步骤一：实时监测模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的
输出电压u
j
(j＝a,b,c)，以u
j_ref
为MMC输出电压参考值，经过电压外环控制环节，得到电容电流参考值i
cj_ref
；
[0027]步骤二：将电容电流参考值i
cj_ref
与实际值i
cj
作差，得到的差值i
error
经过改进型准比例谐振控制器，得到MMC的交流控制信号u
mmc
；
[0028]步骤三：根据MMC的交流控制信号u
mmc
，经过调制策略和均压控制后得到MMC的导通信号，控制MMC桥臂子模块的开通或关断。
[0029]所述步骤二中，改进型准比例谐振控制器的具体控制环节如下：
[0030]所述i
error
经过比例调节环节，得到第一控制信号u1；
[0031]设置坐标变换角为3θ
m
，i
error
经过abc/dq坐标变换，得到dq坐标系下的控制分量，再经过准谐振调节环节，然后经过dq/abc反向坐标变换得到第二控制信号u2；
[0032]设置坐标变换角为
‑
3θ
m
，i
error
经过abc/dq坐标变换，得到dq坐标系下的控制分量，再经过准谐振调节环节，然后经过dq本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略，其特征在于，所述非线性谐波抑制策略包括以下步骤：步骤一：实时监测模块化多电平换流器的输出电压，以所述输出电压为所述模块化多电平换流器的输出电压参考值，经过电压外环控制环节，得到电容电流参考值；步骤二：将所述电容电流参考值与实际值作差，得到的差值经过调节后，得到所述模块化多电平换流器的交流控制信号；步骤三：根据所述模块化多电平换流器的交流控制信号，经过调制策略和均压控制后得到所述模块化多电平换流器的导通信号，控制所述模块化多电平换流器的桥臂子模块的开通或关断。2.根据权利要求1所述的适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略，其特征在于，所述步骤二中，对所述差值的调节运用到改进型准比例谐振控制器。3.根据权利要求2所述的适用于MMC和CCV级联驱动系统的非线性谐波抑制策略，其特征在于，所述改进型准比例谐振控制器的具体控制环节如下：所述差值经过比例调节环节，得到控第一制信号；设置坐标变换角为3θ
m
，所述差值经过abc/dq坐标变换，得到dq坐标系下的控制分量，再经过准谐振调节环节，然后经过dq/abc反向坐标变换得到第二控制信号；设置坐标变换角为
‑
3θ
m
，所述差值经过abc/dq坐标变换，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓富金，侯洁华，张越，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：