一种分裂电容变换器的直流电压传感器故障穿越调制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种分裂电容变换器的直流电压传感器故障穿越调制策略，包括以下步骤：获取电压调制波v

【技术实现步骤摘要】
一种分裂电容变换器的直流电压传感器故障穿越调制策略


[0001]本专利技术属于多电平电力电子变换器及其控制领域，具体涉及一种分裂电容变换器的直流电压传感器故障穿越调制策略。

技术介绍

[0002]级联H桥是一种典型的级联多电平变换器，级联H桥的高电能输出质量不仅能避免了并网应用中的笨重输出滤波器，而且能减小电机驱动系统中的转矩脉动和绝缘应力。相比于传统的两电平或三电平变换器，模块化结构易于级联H桥变换器输出电平扩展，从而无需笨重的工频变压器即可连接至中高压电网，是大功率电池储能系统、大容量电机驱动、大规模光伏发电系统等中高压场合大功率变换器的理想结构之一。
[0003]然而，随着参与级联的H桥模块数目增多，需使用的直流电压传感器数目将成倍增加。电压传感器故障是这类多模块变换器的主要故障之一，但是现有控制或者调制技术并未提及直流侧电压传感器故障情况下如何实现级联H桥的稳定运行。因此，如何实现直流侧电压传感器故障穿越运行是级联H桥的一个可改进之处。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种分裂电容变换器的直流电压传感器故障穿越调制策略，在直流侧电压传感器发生故障时，分裂电容功率单元变换器系统能够故障穿越运行。
[0005]技术方案：本专利技术的分裂电容变换器的直流电压传感器故障穿越调制策略，包括以下步骤：
[0006](1)获取电压调制波v
r
*以及电流参考值i
g
*；
[0007](2)对v
r/>*与i
g
*进行区间划分，并根据划分结果对分裂电容功率单元变换器进行开关状态划分；
[0008](3)分裂电容功率单元变换器包括三个发电/储能模块，当其中一个发电/储能模块中电解电容上的直流电压的电压传感器发生故障时，根据电压调制波v
r
*以及另外两个发电/储能模块中电解电容上的直流电压的差值来完成直流电压传感器故障穿越调制。
[0009]步骤(1)中，所述获取电压调制波v
r
*以及电流参考值i
g
*具体包括以下：
[0010](1.1)分裂电容功率单元变换器的发电/储能模块Ⅰ、发电/储能模块Ⅱ和发电/储能模块Ⅲ的直流侧电压分别为v
dc1
、v
dc2
和v
dc3
，通过对电网电压进行锁相获得电网相位信号θ；
[0011](1.2)将电网相位信号θ用于v
g
以及i
g
进行αβ/dq坐标变换，获得v
g
以及i
g
的有功分量和无功分量v
d
、v
q
以及i
d
、i
q
；
[0012](1.3)直流链路平均直流电压控制环路整定外环电压的平均值v
dcavg
收敛于参考值v
dcref
，v
dcref
与v
dcavg
做差后经过PI控制器得到电网电流有功分量的参考值i
dref
，i
dref
与电网相位经过正弦化后获得电流参考信号i
g*
；
[0013](1.4)i
dref
与i
d
做差后经过PI控制器得到电流有功误差i
derr
，将i
derr
、v
d
与i
q
*ωL相加后的得到调制波d轴分量v
dref
，ω为电网的角频率，L为并网滤波电感值；
[0014](1.5)i
qref
与i
q
经过的差值经过PI控制器得到电流有功误差i
qerr
，将i
qerr
、v
q
与i
d
*ωL相加后的得到调制波q轴分量v
qref
；
[0015](1.6)将v
dref
与v
qref
经过dq/αβ变换后得到电压调制波v
r
*。
[0016]步骤(2)中，所述对v
r
*与i
g
*进行区间划分，并根据划分结果对分裂电容功率单元变换器进行开关状态划分具体如下：
[0017]在v
r
*>0且i
g
*>0时，v
r
*与i
g
*处于运行区间I；
[0018]在v
r
*<0且i
g
*>0时，v
r
*与i
g
*处于运行区间II；
[0019]在v
r
*<0且i
g
*<0时，v
r
*且i
g
*处于运行区间III；
[0020]在v
r
*>0且i
g
*<0时，v
r
*与i
g
*处于运行区间IV；
[0021]在运行区间I中的开关状态为I1～I6，在运行区间II中的开关状态为II1～II6，在运行区间III中的开关状态为III1～III6，在运行区间IV中的开关状态为IV1～IV6。
[0022]步骤(3)中，在v
dc1
的电压传感器故障时，根据电压调制波v
r
*以及v
dc2
与v
dc3
的差值来完成直流电压传感器故障穿越调制，具体为，取Δv
dc
＝v
dc2
‑
v
dc3
，取0<k<0.1；在运行区间I中，在0<v
r
*<1时，当Δv
dc
>0，则选择开关状态I1和I3切换，当Δv
dc
<0，则选择开关状态I2和I3切换；在1<v
r
*<2时，当|Δv
dc
|>k，则选择开关状态I4和I3切换，当|Δv
dc
|<k，则选择开关状态I5和I3切换；在2<v
r
*<3时，当|Δv
dc
|>k，则选择开关状态I4和I6切换，当|Δv
dc
|<k，则选择开关状态I5和I6切换；在运行区间II中，在
‑
1<v
r
*<0时，当Δv...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分裂电容变换器的直流电压传感器故障穿越调制策略，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取电压调制波v
r
*以及电流参考值i
g
*；(2)对v
r
*与i
g
*进行区间划分，并根据划分结果对分裂电容功率单元变换器进行开关状态划分；(3)分裂电容功率单元变换器包括三个发电/储能模块，当其中一个发电/储能模块中电解电容上的直流电压的电压传感器发生故障时，根据电压调制波v
r
*以及另外两个发电/储能模块中电解电容上的直流电压的差值来完成直流电压传感器故障穿越调制。2.根据权利要求1所述的分裂电容变换器的直流电压传感器故障穿越调制策略，其特征在于，步骤(1)中，所述获取电压调制波v
r
*以及电流参考值i
g
*具体包括以下：(1.1)分裂电容功率单元变换器的发电/储能模块Ⅰ、发电/储能模块Ⅱ和发电/储能模块Ⅲ的直流侧电压分别为v
dc1
、v
dc2
和v
dc3
，通过对电网电压进行锁相获得电网相位信号θ；(1.2)将电网相位信号θ用于v
g
以及i
g
进行αβ/dq坐标变换，获得v
g
以及i
g
的有功分量和无功分量v
d
、v
q
以及i
d
、i
q
；(1.3)直流链路平均直流电压控制环路整定外环电压的平均值v
dcavg
收敛于参考值v
dcref
，v
dcref
与v
dcavg
做差后经过PI控制器得到电网电流有功分量的参考值i
dref
，i
dref
与电网相位经过正弦化后获得电流参考信号i
g*
；(1.4)i
dref
与i
d
做差后经过PI控制器得到电流有功误差i
derr
，将i
derr
、v
d
与i
q
*ωL相加后的得到调制波d轴分量v
dref
，ω为电网的角频率，L为并网滤波电感值；(1.5)i
qref
与i
q
经过的差值经过PI控制器得到电流有功误差i
qerr
，将i
qerr
、v
q
与i
d
*ωL相加后的得到调制波q轴分量v
qref
；(1.6)将v
dref
与v
qref
经过dq/αβ变换后得到电压调制波v
r
*。3.根据权利要求1所述的分裂电容变换器的直流电压传感器故障穿越调制策略，其特征在于，步骤(2)中，所述对v
r
*与i
g
*进行区间划分，并根据划分结果对分裂电容功率单元变换器进行开关状态划分具体如下：在v
r
*>0且i
g
*>0时，v
r
*与i
g
*处于运行区间I；在v
r
*<0且i
g
*>0时，v
r
*与i
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*处于运行区间II；在v
r
*<0且i
g
*<0时，v
r
*且i
g
*处于运行区间III；在v
r
*>0且i
g
*<0时，v
r
*与i
g
*处于运行区间IV；在运行区间I中的开关状态为I1～I6，在运行区间II中的开关状态为II1～II6，在运行区间III中的开关状态为III1～III6，在运行区间IV中的开关状态为IV1～IV6。4.根据权利要求3所述的分裂电容变换器的直流电压传感器故障穿越调制策略，其特征在于，步骤(3)中，在v
dc1
的电压传感器故障时，根据电压调制波v
r
*以及v
dc2
与v
dc3
的差值来完成直流电压传感器故障穿越调制，具体为，取Δv
dc
＝v
dc2
‑
v
dc3
，取0<k<0.1；在运行区间I中，在0<v
r
*<1时，当Δv
dc
>0，则选择开关状态I1和I3切换，当Δv
dc
<0，则选择开关状态I2和I3切换；在1<v
r
*<2时，当|Δv
dc
|>k，则选择开关状态I4和I3切换，当|Δv
dc
|<k，则选择开关状态I5和I3切换；在2<v
r
*<3时，当|Δv
dc
|>k，则选择开关状态I4和I6切换，当|Δv
dc
|<k，则选择开关状态I5和I6切换；在运行区间II中，在
‑
1<v
r
*<0时，当Δv
dc
>0，则选择开关状态II1和II3切换，当Δv
dc
<0，
则选择开关状态II2和II3切换；在
‑
2<v
r
*<
‑
1时，当|Δv
dc
|>k，则选择开关状态II4和II3切换，当|Δv
dc
|<k，则选择开关状态II5和II3切换，在
‑
3<v
r
*<
‑
2时，当|Δv
dc
|>k，则选择开关状态II4和II6切换；当|Δv
dc
|<k，则选择开关状态II5和II6切换；在运行区间III中，在
‑
1<v
r
*<0时，当Δv
dc
>0，则选择开关状态III1和III3切换，当Δv
dc
<0，则选择开关状态III2和III3切换；在
‑
2<v
r
*<
‑
1时，当|Δv
dc
|>k，则选择开关状态III4和III3切换，当|Δv
dc
|<k，则选择开关状态III5和III3切换；在
‑
3<v
r
*<
‑
2时，当|Δv
dc
|>k，则选择开关状态III4和III6切换，当|Δv
dc
|<k，则选择开关状态III5和III6切换；在运行区间IV中，在0<v
r
*<1时，当Δv
dc
>0，则选择开关状态IV1和IV3切换，当Δv
dc
<0，则选择开关状态IV2和IV3切换；在1<v
r
*<2时，当|Δv
dc
|>k，则选择开关状态IV4和IV3切换，当|Δv
dc
|<k，则选择开关状态IV5和IV3切换；在2<v
r
*<3时，当|Δv
dc
|>k，则选择开关状态IV4和IV6切换，当|Δv
dc
|<k，则选择开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：林金娇，孔祥平，王晨清，郑明忠，高磊，李鹏，张宁宇，刘瑞煌，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：