【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子，具体是一种级联h桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法及系统。
技术介绍
1、随着电力电子技术的快速发展和应用场合的逐渐增多，电力电子装置所需处理的电压等级和电能变换功率等级也在不断升高，而多电平变换器相对于传统的二三电平换流器在高压大功率场合有较大的优势。级联h桥多电平变换器作为一种高压大功率应用的拓扑结构，有着开关器件应力小、输出电压谐波低、直流母线电压利用率高等优点，在上述领域有着广泛研究和应用。
2、然而，随着级联变换器模块以及开关器件个数的增加，系统发生故障的可能性会增大。此时输出电压的空间矢量区间会发生改变。在一般的情况下，对于子模块故障下的级联变换器系统，更多的关注于线性调制区的研究。在某些应急情况下，线性调制会达不到输出电压的基频幅值等级要求，从而达不到相关生产需求，给使用部门造成一定的损失。因此，研究子模块故障下应急运行过调制方法，可以进一步充分利用子模块故障下级联变换器对直流母线利用率，增大逆变器的输出电压基频幅值，满足应急工况下的需求。
3、从实施的角度来看，目前过调制方案主要分为单双模式过调制方案，且基本上以三相对称无故障的逆变器为分析对象。
4、文献bakhshai,alizera,r,et al.incorporating the overmodulation rangein space vector pattern generators using a classification.ieee transactionson power ele
5、文献piao,chengzhu,and j.y.hung."a novel svpwm overmodulationtechnique for three-level npc vsi."ieee transportation electrificationconference(2015).提出了一种新的双模式策略和基于单模式前馈载波的简化svpwm过调制算法，可以实现从线性控制范围到六步操作的平滑过渡。所提出的过调制技术使输出电压连续控制到最大电压，具有平滑的线性过渡特性和最小的失真。然而，该方法计算方案仍较为复杂，且无法有效适应更多级电平逆变器的过调制。
6、文献minsol kim and youngjong ko."a novel fault tolerant control basedon overmo-dulati on for three-phase cascaded h-bridge inverters"11thinternational conference on power electroni cs-ecce asia(2023)提出了一种基于过调制的三相级联h桥(chb)逆变器容错控制方法。利用过调制来扩大子模块故障后的线性调制范围，但该方案基于载波调制，事实上扩大后的调制度仍在故障后基于空间矢量调制方案的线性调制范围以内，即其输出电压的正序基频幅值提升并不大。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种级联h桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法及系统，在基于以往过调制方案的基础上，为实现级联多电平变换器在任意子模块故障下在过调制区域通过修正矢量幅值，满足应急工况下的输出基频幅值需求，计算得到合适的参考矢量轨迹，基于此进行矢量调制。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术第一方面，提供一种级联h桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，包括：
4、根据级联多电平变换器子模块损坏情况得到的各相可输出电平；
5、根据各相可输出电压，得到故障下的空间矢量图，并量化计算矢量输出凸包顶点的坐标以及边界的相关参量；
6、基于矢量输出凸包顶点的坐标以及边界的相关参量，通过各矢量对应的叉乘判据，判断矢量所处的三角区域；
7、基于矢量所处的三角区域，将矢量图上各点的极坐标映射到二维坐标平面，修正矢量幅值，通过牛顿迭代法快速收敛求解参考轨迹圆半径的值，得到参考矢量轨迹。
8、作为本专利技术进一步改进，所述根据级联多电平变换器子模块损坏情况得到的各相可输出电压，包括：
9、基于三相级联h桥多电平变换器电路拓扑图，其中每相由n个相同的h桥单元模块级联而成，各h桥直流侧电压恒定为vdc，在正常状态下，其可输出电压的最大正序基频幅值为
10、
11、由svpwm参考α-β坐标系，定义归一化三相参考电压分别为va，vb和vc，则归一化后的等效合成矢量vref为：
12、
13、式(2)中vref和θ分别是合成矢量的振幅和相位角；
14、将vdc归一化为1，定义a相输出范围为nahl＝[nal，nah]，b相输出范围为nbhl＝[nbl，nbh]，c相输出范围为nchl＝[ncl，nch]；在正常工作状态下，每相可输出电压范围皆为[-n，n]根据故障情况的输出电压特性，得到不同故障情况下abc三相电压所能输出的电压范围。
15、作为本专利技术进一步改进，所述根据各相可输出电压，得到故障下的空间矢量图，包括：
16、在级联多电平逆变器子模块故障下，可输出矢量边界的外层包围区域为子模块故障时矢量取到的范围，其边界成为外边界，内层深褐色区域为最大正六边形可行域，正六边形成为内边界，此内边界的内切圆为故障工况下线性调制区域的最大合成矢量圆；
17、对于最大正六边形可行域，其边界点的坐标为
18、nxhl＝[nxl nxh] x＝a,b,c (3)
19、级联h桥多电平变换器，其最大正六边形可行域的边长dr为：
20、
21、其中
22、ncell_x＝n-min(abs(nxl),abs(nxh)) x＝a,b,c (5)
23、ncell_x为每相无故障h桥模块个数；则子模块故障下线性调制区可输出的最大基频幅值为：
24、
25、作为本专利技术进一步改进，所述量化计算矢量输出凸包顶点的坐标以及边界的相关参量，包括：
26、对于外边界与内边界之间的调制，先需要计算外边界顶点的坐标，采用如下算法计算得到边界顶点的坐标：
27、先得到一个不重复点集p
28、p＝unique(pn) 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种级联H桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的级联H桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，所述根据级联多电平变换器子模块损坏情况得到的各相可输出电压，包括：
3.根据权利要求1所述的级联H桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，所述根据各相可输出电压，得到故障下的空间矢量图，包括：
4.根据权利要求1所述的级联H桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，所述量化计算矢量输出凸包顶点的坐标以及边界的相关参量，包括：
5.根据权利要求1所述的级联H桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，所述基于矢量输出凸包顶点的坐标以及边界的相关参量，通过各矢量对应的叉乘判据，判断矢量所处的三角区域，包括：
6.根据权利要求1所述的级联H桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，所述基于矢量所处的三角区域，将矢量图上各点的极坐标映射到二维坐标平面，选取过调制区域的矢量，包括：
7.根据权利要求1所述的级联H桥变换器子模块
8.一种级联H桥变换器子模块故障下幅值修正过调制系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行权利要求1至7任一项所述计算机程序时实现所述级联H桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述级联H桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种级联h桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的级联h桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，所述根据级联多电平变换器子模块损坏情况得到的各相可输出电压，包括：
3.根据权利要求1所述的级联h桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，所述根据各相可输出电压，得到故障下的空间矢量图，包括：
4.根据权利要求1所述的级联h桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，所述量化计算矢量输出凸包顶点的坐标以及边界的相关参量，包括：
5.根据权利要求1所述的级联h桥变换器子模块故障下幅值修正过调制方法，其特征在于，所述基于矢量输出凸包顶点的坐标以及边界的相关参量，通过各矢量对应的叉乘判据，判断矢量所处的三角区域，包括：
6.根据权利要求1所述的级联h桥变换器子模块故障下幅...
【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，褚恒，肖朝民，汪万兴，郭睿曦，刘进军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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