调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法及系统，涉及多电平电力电子换流器领域。该调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法，将正弦调制波正半周第一个四分之一周期划分为一系列面积相等、彼此相连的正弦脉冲序列，通过计算比较大小已知、宽度可控的矩形电平与若干正弦脉冲序列的等效面积差异，确定在给定容许误差范围内不同时刻所需投入的子模块数目及相应的电平转换角，实现调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制。本发明专利技术不仅可以实现模块化多电平变流器的低频调制，且可实现调制误差的精确控制，解决了最近电平逼近调制无法控制调制误差的问题。了最近电平逼近调制无法控制调制误差的问题。了最近电平逼近调制无法控制调制误差的问题。

【技术实现步骤摘要】
调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法及系统


[0001]本专利技术涉及多电平电力电子换流器
，具体为调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法及系统。

技术介绍

[0002]模块化多电平变流器(ModularMultilevel Converter，MMC)采用了模块化结构，因其具有电压及功率扩展灵活、输出电能质量高、功率器件应力小、易于实现冗余运行的优势，在柔性直流输电、可再生能源并网领域广受关注。
[0003]调制方式是影响模块化多电平变流器运行性能的关键因素。模块化多电平变流器包含众多数目的子模块，因此通过低频调制即可实现交流测高等效开关频率，其中广泛应用的低频调制方法为最近电平逼近调制方法。最近电平逼近调制方法直接通过取整函数计算最接近桥臂参考电压的电平数并确定所需子模块的投入数目，因此通过最近电平逼近调制产生的多电平矩形波与桥臂电压参考波间的等效面积误差(即调制误差)不可控，若该调制误差超过容许范围则将显著增加交流侧低次谐波含量，从而严重恶化交流侧电能质量、增加系统损耗，最终降低模块化多电平变流器的可靠性。
[0004]针对模块化多电平变流器最近电平逼近调制方法调制误差不可控的问题，常规方法通过改变最后一级子模块的投入时间、采用最近电平逼近与脉冲宽度调制混合的调制方法，减少由调制误差引起的模块化多电平变流器交流测低次谐波含量。但上述方法对调制误差的降低范围有限，限制了上述方法在实际工程中的应用。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法及系统，解决了现有技术对调制误差的降低范围有限的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]第一方面，提供了一种调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法，包括：
[0010]将正弦调制波正半周第一个四分之一周期划分为一系列面积相等、彼此相连的正弦脉冲序列，确定正弦脉冲序列的数目及各正弦脉冲面积；
[0011]计算各正弦脉冲的起始角；
[0012]有序遍历各正弦脉冲的起始角，确定在给定容许误差范围内不同时刻所需投入的子模块数目及相应的电平转换角；
[0013]在正弦调制波每正半周的第一个四分之一周期内依次执行一次上述步骤，完成调制误差的控制。
[0014]优选的，所述确定正弦脉冲序列的数目及各正弦脉冲面积的计算公式为：
[0015][0016]其中，U
mp
是正弦调制波的幅值，ε是期望的正弦脉冲面积分辨率，ceil是向上取整函数，N
d
是正弦脉冲序列的数目，S
Δ
是各正弦脉冲面积。
[0017]优选的，所述计算各正弦脉冲的起始角，具体包括：
[0018][0019]其中，θ
i
是第i(i＝1,2,
…
,N
d
)个正弦脉冲的起始角。
[0020]优选的，所述相应的电平转换角根据电平的总数量或电平转换角的总数量确定，其中，电平的总数量与电平转换角的总数量相同。
[0021]优选的，所述电平的总数量或电平转换角的总数量的计算公式为：
[0022][0023]其中，M表示电平的总数量或电平转换角的总数量，α
j
(j＝1,2,
…
,M)为第j电平的转换角，k
j
(j＝1,2,
…
,M)分别为第j电平转换角时刻所对应的正弦脉冲的序号，N为桥臂内子模块数目，U
dc
为模块化多电平变流器直流侧电压，e
rr
为给定容许误差。
[0024]优选的，所述相应的电平转换角计算公式为：
[0025][0026]优选的，不同时刻所需投入的子模块数目与产生的相应电平关系为：
[0027]在(α
j
,α
j+1
)(j＝1,2,
…
,M
‑
1)内，投入j个子模块，产生第j电平；
[0028]在(α
M
,π/2)内，投入M个子模块，产生第M电平。
[0029]优选的，正弦调制波正半周的第二个四分之一周期内所需投入的子模块数目及相应的电平转换角通过π/2电角度处偶对称得到，正弦调制波第三及第四个四分之一周期内所需投入的子模块数目及相应的电平转换角通过π电角度处奇对称得到。
[0030]第二方面，提供了一种调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制系统，所述系统包括：
[0031]初始化模块，用于将正弦调制波正半周第一个四分之一周期划分为一系列面积相等、彼此相连的正弦脉冲序列，确定正弦脉冲序列的数目及各正弦脉冲面积；
[0032]计算模块，用于计算各正弦脉冲的起始角；
[0033]确定模块，用于有序遍历各正弦脉冲的起始角，确定在给定容许误差范围内不同时刻所需投入的子模块数目及相应的电平转换角。
[0034]第三方面，提供了一种计算设备，包括：
[0035]一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。
[0036](三)有益效果
[0037](1)本专利技术调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法及系统，将正弦调制波正半周的第一个四分之一周期划分为一系列面积相等、彼此相连的正弦脉冲序列，通过计算比较大小已知、宽度可控的矩形电平与若干正弦脉冲序列的等效面积差异，确定在给定容许误差范围内不同时刻所需投入的子模块数目及相应的电平转换角，实现调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制。该过程可通过离线查找表的方式进行，调制算法简单易于实施。
[0038](2)本专利技术调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法及系统，无需增加模块化多电平变流器的建设成本且易于在现有模块化变流器系统中实施，具有较强的实用性。
[0039](3)本专利技术调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法及系统，可实现调制误差的精确控制，减少由调制误差引起的模块化多电平变流器交流测低次谐波含量，提高输出电能质量。
附图说明
[0040]图1为本专利技术实施例的模块化多电平变流器低频调制方法流程示意图；
[0041]图2为本专利技术实施例的三相模块化多电平变流器拓扑结构示意图；
[0042]图3为本专利技术实施例的三相模块化多电平变流器子模块拓扑结构示意图；
[0043]图4为本专利技术实施例的实际效果示意图。
具体实施方式
[0044]下面将结合本专利技术的附图，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。基于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法，其特征在于，包括：将正弦调制波正半周第一个四分之一周期划分为一系列面积相等、彼此相连的正弦脉冲序列，确定正弦脉冲序列的数目及各正弦脉冲面积；计算各正弦脉冲的起始角；有序遍历各正弦脉冲的起始角，确定在给定容许误差范围内不同时刻所需投入的子模块数目及相应的电平转换角；在正弦调制波每正半周的第一个四分之一周期内依次执行一次上述步骤，完成调制误差的控制。2.根据权利要求1所述的一种调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法，其特征在于：所述确定正弦脉冲序列的数目及各正弦脉冲面积的计算公式为：其中，U
mp
是正弦调制波的幅值，ε是期望的正弦脉冲面积分辨率，ceil是向上取整函数，N
d
是正弦脉冲序列的数目，S
Δ
是各正弦脉冲面积。3.根据权利要求1所述的一种调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法，其特征在于：所述计算各正弦脉冲的起始角，具体包括：其中，θ
i
是第i(i＝1,2,
…
,N
d
)个正弦脉冲的起始角。4.根据权利要求1所述的一种调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法，其特征在于：所述相应的电平转换角根据电平的总数量或电平转换角的总数量确定，其中，电平的总数量与电平转换角的总数量相同。5.根据权利要求4所述的一种调制误差可控的模块化多电平变流器低频调制方法，其特征在于：所述电平的总数量或电平转换角的总数量的计算公式为：其中，M表示电平的总数量或电平转换角的总数量，α
j
(j＝1,2,
…
,M)为第j电平的转换角，k
j
(j＝1,2,
…
,M)分别为第j电平转换角时刻所对应的正弦脉...

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