[發(fā)明專利]單電感模塊化多電平變流器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310217891.1
• 申請(qǐng)日: 2013-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN103326607A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉新;雷鳴;葛瓊璇;李耀華;于洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): H02M7/49
• 分類號(hào): H02M7/49
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

1.一種單電感模塊化多電平變流器，其特征在于所述的變流器每相由上橋臂、上橋臂電感器和下橋臂串聯(lián)構(gòu)成，所述的上橋臂和上橋臂電感串聯(lián)，再和下橋臂串聯(lián)；每個(gè)橋臂由若干個(gè)功率子模塊（SM）串聯(lián)構(gòu)成；每個(gè)子模塊（SM）由一個(gè)半橋逆變單元和一個(gè)直流儲(chǔ)能電容構(gòu)成，每個(gè)半橋逆變單元由兩只帶反并聯(lián)二極管的全控電力電子開關(guān)器件串聯(lián)組成，直流儲(chǔ)能電容與串聯(lián)的兩只全控電力電子開關(guān)器件并聯(lián)。

2.權(quán)利要求1所述的單電感模塊化多電平變流器的控制方法，其特征在于所述的控制方法包括如下步驟：

（1）測(cè)量每相上下橋臂電流，計(jì)算出各相電流i_out：

i_out＝i_up-i_down

其中i_up表示上橋臂電流，i_down表示下橋臂電流；

（2）根據(jù)能量守恒條件，計(jì)算出直流側(cè)輸入變流器電流的給定值i_in^*，直流側(cè)輸入變流器電流的給定值i_in^*表達(dá)式為：

i_in^*＝P/U_dc

其中U_dc表示直流側(cè)母線電壓，P表示交流側(cè)單相輸出的平均功率；

（3）計(jì)算出上、下橋臂各直流子模塊電壓之和的平均值，將上、下橋臂各直流子模塊電壓之和的平均值與直流側(cè)母線電壓值相減，將所得的值送入PI調(diào)節(jié)器中，得到的結(jié)果作為變流器輸出電流的修正，加入到直流側(cè)輸入變流器電流的給定值i_in^*中；

（4）根據(jù)上橋臂電流i_up與交流側(cè)輸出電流i_out，計(jì)算出直流側(cè)輸入變流器電流的實(shí)際值i_in，直流側(cè)輸入變流器電流的實(shí)際值i_in的表達(dá)式為：

i_in＝i_up-0.5i_out

（5）將直流側(cè)輸入變流器電流的給定值i_in^*和實(shí)際值i_in之差送入PI調(diào)節(jié)器中，得到的結(jié)果為橋臂電壓的修正值Δ(u_up+u_down)，u_up與u_down分別表示上橋臂電壓與下橋臂電壓；

（6）測(cè)量上橋臂電壓u_L，送入帶通濾波器提取其中的基波分量u_L0，并計(jì)算出下橋臂電壓的補(bǔ)償分量u'_L，下橋臂電壓的補(bǔ)償分量u'_L的表達(dá)式為：

u′_L＝u_L-2u_L0；

（7）根據(jù)交流側(cè)給定電壓值直流側(cè)母線電壓U_dc、橋臂電壓修正值Δ(u_up+u_down)以及下橋臂電壓補(bǔ)償分量u'_L，計(jì)算出上給定電壓和下橋臂給定電壓其表達(dá)式為：

uup*=Udc2-uout*+0.5×Δ(uup+udown)]]>

udown*=Udc2+uout*+0.5×Δ(uup+udown)+uL′;]]>

（8）根據(jù)步驟（7）得到的上橋臂的給定電壓和下橋臂的給定電壓計(jì)算上橋臂開通模塊個(gè)數(shù)n_up和下橋臂開通模塊個(gè)數(shù)n_down：

nup=uup*/Uc*]]>

ndown=udown*/Uc*]]>

其中表示模塊電容電壓給定值；

（9）測(cè)量所述的模塊化多電平變流器每個(gè)橋臂各個(gè)子模塊（SM）直流電容電壓的大小，將測(cè)量的電容電壓順序排列：上橋臂模塊按照電容電壓由小到大的順序排列，模塊序號(hào)依次為p_{up_1},p_{up_2},…,p_{up_N}；上橋臂模塊電壓按照電容電壓由大到小的順序排列，模塊序號(hào)依次為q_{up_1},q_{up_2},…,q_{up_N}；下橋臂模塊按照電容電壓由小到大的順序排列，模塊序號(hào)依次為p_{down_1},p_{down_2}…,p_{down_N}；下橋臂模塊按照電容電壓由大到小的順序排列，模塊序號(hào)依次為q_{down_1},q_{down_2}…,q_{down_N}，其中N表示各橋臂模塊個(gè)數(shù)；

（10）根據(jù)上橋臂電流選擇上橋臂所需開通模塊：如果上橋臂電流大于0，則開通序號(hào)分別為p_{up_1},p_{up_2},…,的模塊；如果上橋臂電流小于0，則開通序號(hào)分別為q_{up_1},q_{up_2},…,的模塊；

（11）根據(jù)下橋臂電流選擇下橋臂所需開通模塊：如果下橋臂電流大于0，則開通序號(hào)分別為p_{down_1},p_{down_2}…,的模塊；如果下橋臂電流小于0，則開通序號(hào)分別為q_{down_1},q_{down_2}…,q_{down_down}的模塊。