[發(fā)明專利]基于電流耦合的級聯(lián)H橋變換器主從控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410196438.1
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103956915A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙劍鋒;孫毅超;季振東
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02J3/18
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高壓大功率電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及級聯(lián)型H橋變換器的控制方法。?

背景技術(shù)

級聯(lián)H橋變換器是高壓大功率領(lǐng)域中應(yīng)用較為主流的多電平拓撲結(jié)構(gòu)，且在只需補償無功功率場合（即靜止同步補償器場合）與模塊化多電平拓撲結(jié)構(gòu)相比優(yōu)勢更加明顯，圖1所示為單相級聯(lián)H橋變換器拓撲結(jié)構(gòu)，三相結(jié)構(gòu)通常由單相結(jié)構(gòu)進行星形鏈接或三角形鏈接構(gòu)成。目前，基于H橋級聯(lián)變換器的靜止同步補償器應(yīng)用已非常廣泛，且已有多種專利或公開文獻對其拓撲或控制策略進行了報道。就控制策略而言，電壓平衡控制策略被認為是裝置能夠安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵問題，且節(jié)約硬件成本資源，基于算法的電壓平衡方法已逐漸取代基于硬件電路的方法。

中國專利CN2011104342663和CN2009100628838都提出了三級式電壓平衡算法，這種三級式電壓平衡算法已成級聯(lián)H橋變換器的主流控制結(jié)構(gòu)，控制流程圖如圖2所示。然而，這種算法使得主要控制策略全部集中在核心控制器中，單元控制器只是負責(zé)信號的采集或脈沖的生產(chǎn)，核心控制器負擔(dān)較重，如圖3所示。為此，文獻“鏈?zhǔn)絊TATCOM直流電容電壓分布式控制”提出了一種分布式控制策略，將核心控制器的一部分工作分攤到單元控制器，并分析這種控制策略的收斂性問題，指出這種方法是可行的。然而，這種分布式方式并沒有改變?nèi)鐖D3所示的控制器結(jié)構(gòu)，核心控制器與單元控制器之間仍然采用至少2根通訊線，單元與單元之間的信息交互仍然通過核心控制器進行，只不過和原來相比核心控制器所負責(zé)處理的運算量降低了，能夠選用性能稍低的處理芯片，而從本質(zhì)上控制器所需要的硬件資源并沒有得到降低。

另外，由于每個功率單元都需要與核心控制器進行信息交互，因此該控制器的通信線數(shù)量較多，通訊量較大，且當(dāng)核心控制器發(fā)生故障時整個裝置都無法進行正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提出一種基于電流耦合通訊方式的級聯(lián)H橋變換器主從控制方法，模塊之間的信息交互無需通過通訊線與核心控制器，達到降低硬件通訊成本的目的。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為裝置的控制器僅由單元控制器和采樣板構(gòu)成，無需核心控制器。其中，采樣板采集網(wǎng)側(cè)電壓和電流值，并直接提供給單元控制器；所述單元控制器由主單元控制器和從單元控制器組成：

1.1）主單元控制器：

1.1.1）對采樣板提供的網(wǎng)側(cè)電流信號進行解碼，得到基波電流和直流電壓排序值信息；

1.1.2）根據(jù)直流電壓排序值對單元直流電壓進行控制，得到功率給定值，以確定該單元需要注入、消耗或維持功率，；

1.1.3）根據(jù)功率給定值、網(wǎng)側(cè)電壓信息和基波電流值進行直接電流控制，得到單元調(diào)制信號；

1.1.4）對單元直流電壓等信息進行編碼，生產(chǎn)具有編碼信息的三角載波信號；

1.1.5）將單元調(diào)制信號與三角載波信號進行比較，得到該單元的開關(guān)信號。

1.2）從單元控制器：

1.2.1）對采樣板提供的網(wǎng)側(cè)電流信號進行解碼，得到直流電壓排序值信息；

1.2.2）根據(jù)直流電壓排序值對單元直流電壓進行控制，得到功率給定值，以確定該單元需要注入、消耗或維持功率，；

1.2.3）對單元直流電壓等信息進行編碼，生產(chǎn)具有編碼信息的三角載波信號；

1.2.4）將單元調(diào)制信號與三角載波信號進行比較，得到該單元的開關(guān)信號。

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相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果有：

（1）整個控制器實現(xiàn)簡便，僅由單元控制器和采樣板構(gòu)成，無需核心控制器部分

（2）單元控制器模塊化程度高，擴展性較強，無需依賴核心控制器

（3）大大節(jié)約了控制器通訊部分成本，實現(xiàn)單元的自主控制

（4）電流耦合部分對功率部分影響較小，對裝置輸出性能影響較小

附圖說明

圖1??為級聯(lián)H橋變換器單相結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2??為級聯(lián)H橋變換器常用集中式控制結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3??為級聯(lián)H橋變換器常用控制器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4??為采用本發(fā)明方法時控制器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5??為采用本發(fā)明方法時系統(tǒng)控制框圖。

具體實施方式

為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。