一种基于等效电路模型的三重化线电压级联型变换器控制方法：1）载波移相式空间矢量脉宽调制；2）建立三重化LVC-VSC等效开关电路模型；3）基于等效开关电路模型的三重化线电压级联型变换器控制系统设计，是根据第2）阶段所建立的d-q两相旋转坐标系下的等效开关电路数学模型，构建基于该模型的三重化线电压级联型变换器控制系统，控制系统的设计包括：电压控制外环的设计、均压补偿控制环的设计和电流控制内环的设计。本发明专利技术节省了计算资源，降低了控制器设计难度，且便于实现闭环控制；保证了各个直流侧电压的均等，该均压方式控制简单，计算方便；提高了系统的可靠性，减少了电网电流中的谐波含量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三重化线电压级联型变换器。特别是涉及一种以三相两电平变换器为级联单元的。
技术介绍
随着可再生能源的广泛利用，分布式发电的输出功率等级要求的提高，大功率变流装置的研究逐渐成为了近年来的热点问题。传统的六开关管三相两电平功率变换装置由于自身条件所限已经不能很好地满足当今对变流装置的要求，一些新的功率变换装置拓扑结构也应运而生。这些新的拓扑结构很多都采用了多电平技术,多重化理论等,随之产生的新的理论和技术问题也逐步突现出来。其中级联型多电平变换器因其具有易于模块化和相电压冗余等特点，而被广泛应用于新能源发电，高压大功率调速系统等领域。但是传统的级·联型多电平变换器通常采用单相两电平变换器为级联单元，这就导致在三相系统中所需独立直流电源数较多，而且该种级联型变换器因为采用单相变换器为级联单元在控制方面不能采用较为成熟的三相系统的控制理论。因此国内外科研人员提出了以三相两电平电压源型变换器(Voltage Source Converter简称VSC)为单元的线电压级联型电压源型变换器(Line-voltage Cascaded VSC简称LVC-VSC)，其主要特点是，在形成相同电平数时所需独立直流电压源较少，同时可借鉴普通三相两电平VSC的一些控制方式，便于应用到三相电力系统中，而且可形成多种级联拓扑结构。但是多重化功率变换器往往是由多个电路单元组合而成，该变换器亦是由3个VSC电路单元组合而成；因此若针对每个组成单元独立设计控制系统则会导致控制系统结构较为复杂，硬件成本较高，且需要考虑各子控制系统之间的协调运行，不易实现闭环控制；因此，需要针对该三重化线电压级联型变换器设计一种控制结构简单，调制方法计算量少，且可对各单元运行状态进行调整的控制方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种可以对每个组成单元实现传输功率的调整，控制结构简单，调制算法运算量少的。本专利技术所采用的技术方案是一种，包括如下阶段I)载波移相式空间矢量脉宽调制有如下步骤(I)对三重化线电压级联型多电平变换器的3个VSC单元进行编号；(2)对3个SVPWM计算单元进行编号，并设定每个SVPWM计算单元所采用的空间矢量坐标系中坐标轴的模长；(3 )设定每个SVPWM计算单元所采用的载波；(4)给定每个SVPWM计算单元的合成矢量均为UMf/2，其中Uref是由控制系统获得的参考电压矢量；2)建立三重化LVC-VSC等效开关电路模型，有如下步骤(I)建立ABC三相静止坐标系下的等效开关电路数学模型(2)根据坐标变换理论，将ABC三相静止坐标系下等效开关电路数学模型转换为d-q两相旋转坐标系下的等效开关电路数学模型；3 )基于等效开关电路模型的三重化线电压级联型变换器控制系统设计，是根据第2)阶段所建立的d-q两相旋转坐标系下的等效开关电路数学模型，构建基于该模型的三重化线电压级联型变换器控制系统，控制系统的设计包括电压控制外环的设计、均压补偿控制环的设计和电流控制内环的设计。阶段I)中所述的( I)对三重化线电压级联型多电平变换器的3个VSC单元进行编号是，编号方式如下每个VSC单元有3个交流端，分别表示a相、b相和c相；其中令以a相作为多重化变换器整体A相的VSC为单元1，以b相作为多重化变换器整体B相的VSC为单元2，以c相作为多重化变换器整体C相的VSC为单元3 ;(2)对3个SVPWM (空间矢量脉宽调制)计算单元进行编号，并设定每个SVPWM计算单元所采用的空间矢量坐标系中坐标轴的模长是，令每个级联VSC单元均对应一个SVPWM计算单元，则SVPWM计算单元i对应VSC单元i，i = 1、2和3 ;同时，每个SVPWM计算单元所采用的空间矢量坐标系中坐标轴的模长分别设定为和21^仏。彳8/3，其中kel、kc2和ke3是由均压控制环获得的电压补偿系数，Udc；avg为3个直流电容电压的均值。(3)设定每个SVPWM计算单元所采用的载波是，每个SVPWM计算单元采用相同的载波周期均为Ts ;各计算单元所采用的载波周期相位根据编号顺序滞后2 TS/3T，即SVPWM计算单元I滞后SVPWM计算单元2的相位2 Ji TS/3T，SVPWM计算单元2滞后SVPWM计算单元3的相位2 Ji TS/3T，其中T为调制波周期。阶段2)所述的建立三重化LVC-VSC等效开关电路模型中(I)建立ABC三相静止坐标系下的等效开关电路数学模型是构建ABC三相静止坐标系下的正负序等效开关电路数学模型为 正序权利要求1.一种，其特征在于包括如下阶段 1)载波移相式空间矢量脉宽调制有如下步骤 (1)对三重化线电压级联型多电平变换器的3个VSC单元进行编号； (2)对3个SVPWM计算单元进行编号，并设定每个SVPWM计算单元所采用的空间矢量坐标系中坐标轴的模长； (3)设定每个SVPWM计算单元所采用的载波； (4)给定每个SVPWM计算单元的合成矢量均为UMf/2，其中Uref是由控制系统获得的参考电压矢量； 2)建立三重化LVC-VSC等效开关电路模型，有如下步骤 (1)建立ABC三相静止坐标系下的等效开关电路数学模型； (2)根据坐标变换理论，将ABC三相静止坐标系下等效开关电路数学模型转换为d-q两相旋转坐标系下的等效开关电路数学模型； 3 )基于等效开关电路模型的三重化线电压级联型变换器控制系统设计，是根据第2 )阶段所建立的d-q两相旋转坐标系下的等效开关电路数学模型，构建基于该模型的三重化线电压级联型变换器控制系统，控制系统的设计包括电压控制外环的设计、均压补偿控制环的设计和电流控制内环的设计。2.根据权利要求I所述的，其特征在于，阶段I)中所述的 (1)对三重化线电压级联型多电平变换器的3个VSC单元进行编号是，编号方式如下每个VSC单元有3个交流端，分别表示a相、b相和c相；其中令以a相作为多重化变换器整体A相的VSC为单元1，以b相作为多重化变换器整体B相的VSC为单元2，以c相作为多重化变换器整体C相的VSC为单元3 ; (2)对3个SVPWM(空间矢量脉宽调制)计算单元进行编号，并设定每个SVPWM计算单元所采用的空间矢量坐标系中坐标轴的模长是，令每个级联VSC单元均对应一个SVPWM计算单元，则SVPWM计算单元i对应VSC单元i，i = 1、2和3 ;同时，每个SVPWM计算单元所采用的空间矢量坐标系中坐标轴的模长分别设定为2kelUde，avg/3、2ke2Ude，avg/3和2ke3Ude，avg/3，其中1^、、2和U是由均压控制环获得的电压补偿系数，Udc;，avg为3个直流电容电压的均值。(3 )设定每个SVPWM计算单元所采用的载波是，每个SVPWM计算单元采用相同的载波周期均为Ts ;各计算单元所采用的载波周期相位根据编号顺序滞后2 π TS/3T，即SVPWM计算单元I滞后SVPWM计算单元2的相位2 31 TS/3T，SVPWM计算单元2滞后SVPWM计算单元3的相位2 Ji TS/3T，其中T为调制波周期。3.根据权利要求I所述的，其特征在于，阶段2)所述的建立三重化LVC-VSC等效开关电路模型中 (I)建立ABC三相静止坐标系下的等效开关电路数学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于等效电路模型的三重化线电压级联型变换器控制方法，其特征在于：包括如下阶段：1）载波移相式空间矢量脉宽调制：有如下步骤：（1）对三重化线电压级联型多电平变换器的3个VSC单元进行编号；（2）对3个SVPWM计算单元进行编号，并设定每个SVPWM计算单元所采用的空间矢量坐标系中坐标轴的模长；（3）设定每个SVPWM计算单元所采用的载波；（4）给定每个SVPWM计算单元的合成矢量均为Uref/2，其中Uref是由控制系统获得的参考电压矢量；2）建立三重化LVC？VSC等效开关电路模型，有如下步骤：（1）建立ABC三相静止坐标系下的等效开关电路数学模型；（2）根据坐标变换理论，将ABC三相静止坐标系下等效开关电路数学模型转换为d？q两相旋转坐标系下的等效开关电路数学模型；3）基于等效开关电路模型的三重化线电压级联型变换器控制系统设计，是根据第2）阶段所建立的d？q两相旋转坐标系下的等效开关电路数学模型，构建基于该模型的三重化线电压级联型变换器控制系统，控制系统的设计包括：电压控制外环的设计、均压补偿控制环的设计和电流控制内环的设计。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：夏长亮，王志强，陈炜，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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