模块化多电平变流器的控制方法技术

一种模块化多电平变流器的控制方法，采用电容电压的实际值调制方法，并在桥臂共模电流中加入与输出电压同频的分量，所加入的电流分量满足表达式：式中：表示交流侧输出电压给定值，k由上桥臂与下桥臂模块电容电压平均值的偏差大小决定，在实际算法中采用PI调节器控制得到。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多电平电力电子变流器的控制方法。
技术介绍
模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter, MMC)是最近几年获得广泛关注的一种新型电力电子变流器，最早是由德国的A. Lesnicar和R. Marquardt在2002 年左右提出的。模块化多电平变流器功率单元模块化且可以级联的结构决定了其特别适用于中压到高压电力电子变流的应用场合。三相模块化多电平变流器的基本拓扑结构如附图说明图1所示，由三相六个桥臂构成，每相有上下两个桥臂。每个桥臂分别由一个桥臂电感和若干个结构相同的子模块级联而成。 每个模块包括两个带反并联二极管的电力电子开关器件与一个直流电容。模块化多电平变流器各相交流侧电流等于上下桥臂电流之差，桥臂电流为实际通过开关器件的电流。对变流器单相桥臂电流进行分析，可分解为两部分iupy = icomy+idify[_6] idown_y = iCOm—y-1dif—y其中i_—y表示桥臂电流共模分量，idif y表示桥臂电流差模分量，y=a, b, c,分别表示A、B、C三相。( I)由直流侧流入上桥臂，不通过交流侧直接流入下桥臂，最后流回到直流侧的上下桥臂共模分量i_—y，此部分完成直流侧与变流器上下桥臂子模块电容的能量交换，其可表达为[_9]icom_y = (iup_y+idown_y)/2其中iup—y表示上桥臂电流，idOTn—y表示下桥臂电流，y=a, b, c,分别表示A、B、C三相。(2)由上下桥臂分别流入交流侧，不通过另外一个桥臂的上下桥臂差模分量idif y， 此部分完成变流器上下桥臂子模块电容与交流侧的能量交换，其可表达为idify = (Iupy-1downj) /2 = i out/2其中y表示交流侧电流瞬时值，y=a, b, c,分别表示A、B、C三相。在运行过程中，控制各模块开关器件的开通与关断，可使得各模块的直流电容接入桥臂中或被旁路。通过控制直流电容的接入或旁路，能够控制各桥臂电压，从而控制交流`侧电压。模块化多电平变流器，各模块直流电容在初始时刻会被充电到一个固定电位在运行过程中当直流电容接入桥臂时，桥臂电流将会给该电容充放电，使得电容上的电位偏离 /二。即有ump」(1、= lfmp +|^,(Γ)//Γ) /Γ其中uMp」(t)表示各模块直流电容瞬时电压值；\_(τ)表示各模块的开关函数，当模块中直流电容被接入桥臂时该函数值为1，当模块中直流电容被旁路时，该函数值为 O ；ij( τ )表示各模块所在桥臂中流过的桥臂电流。由于变流器交流侧电压是由桥臂电压决定的，而桥臂电压又是由各直流电容电压支撑得到的，因此为了使得变流器能够正常的运行，要求在运行过程中，各模块直流电容电压能够实现一种动态的平衡，不能大幅度的偏离Utl，通常要求偏离幅度不超过±10%%。一旦变流器模块直流电容电压平衡无法得到解决，将直接导致变流器无法正常运行。针对该问题，现阶段各国专家学者也都进行了一些分析。各模块直流电容电压平衡问题，可以归结为各模块直流电容在充放电的过程中能量平衡的问题，该问题可以分为两个子问题分别进行解决。1.桥臂内各模块直流电容能量平衡问题；2.桥臂间能量平衡问题。针对问题1，文献“A New AC/AC Multilevel Converter Family”提出了一种解决方法。周期测量每个桥臂各个SM子模块直流电容电压的大小和各桥臂电流的方向，并将其进行分类，将测量的电容电压大小按照从小到大的顺序进行排列，然后根据算法所得到的桥臂电平数和桥臂电流方向对各SM子模块进行控制。如果桥臂电流使得各子模块电容充电，那么选取电容电压较小的子模块开通；如果桥臂电流使得各子模块电容放电，那么选取电容电压值较大的子模块开通。从文献中所给出的仿真和实验波形可以看出，该方法较好的解决了该问题，实现了桥臂内电容电压平衡问题，在以下分析时均假设各桥臂内各模块电容电压相等。针对问题2，事实上现阶段常用的调制方法均可以自平衡的解决该问题。现阶段常用的调制方法主要有电压逼近法、载波移相法等，在这些调制方法均存在一个基本假设，即各模块电容的电压是固定值下面以电压逼近法为例说明这类调制方法是如何实现桥臂间能量平衡的。例如根据控制需求，输出电压给定值为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化多电平变流器的控制方法，其特征在于所述的控制方法采用电容电压的实际值调制方法，并在桥臂共模电流中加入与输出电压同频的分量；所加入的电流分量满足以下表达式：I~=kuout_y*式中：表示交流侧输出电压给定值，y=a,b,c，分别表示A、B、C三相，k由上桥臂与下桥臂模块电压平均值的偏差大小决定，在实际算法中采用PI调节器控制得到。FDA00002779538600011.jpg,FDA00002779538600013.jpg

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平变流器的控制方法，其特征在于所述的控制方法采用电容电压的实际值调制方法，并在桥臂共模电流中加入与输出电压同频的分量；所加入的电流分量/满足以下表达式2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于所述的控制方法包括如下步骤(1)测量所述的模块化多电平变流器每相的上、下桥臂电流，计算模块化多电平变流器交流侧瞬时电流 3.根据权利要求1或2所述的控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛琼璇，李耀华，雷鸣，于洋，王晓新，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：