[發(fā)明專利]一種基于H橋模塊的多電平變換器電容電壓均壓方法

有效

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• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN103997241A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 羅安;何志興;熊橋坡;方璐;馬伏軍;劉愛文;徐千鳴;劉奇;王科新;陽波
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于H橋模塊的多電平變換器電容電壓均壓方法。

背景技術

基于級聯(lián)H橋的多電平變換器由于其輸出電平多，諧波特性好，不經(jīng)過變壓器直接接入中高壓電網(wǎng)等優(yōu)點，廣泛應用于中高壓驅(qū)動，交交變頻，新能源接入，電池儲能、無功補償?shù)阮I域；其H橋模塊直流側(cè)多為電容，維持各H橋模塊直流側(cè)電容電壓平衡是控制的關鍵；目前基于H橋模塊的多電平變換器的電容電壓平衡控制多基于載波移相調(diào)制技術，在調(diào)制波中直接疊加一個用于調(diào)節(jié)模塊直流側(cè)電壓的有功分量，但此方法的調(diào)節(jié)范圍有限，且對控制參數(shù)要求高；基于電壓排序的平衡控制方法多應用于半橋結構的多電平變換器，由于半橋結構的模塊輸出只有兩個狀態(tài)：{1,0}，選擇開關動作模塊簡單，但H橋結構的模塊輸出有三個狀態(tài)：{1,0,-1}；其狀態(tài)選擇較復雜，若只將其分成兩個狀態(tài)，按照排序法選擇開關動作模塊并沒有考慮模塊電容電壓的變化趨勢，其結果不一定是最優(yōu)解。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術不足，提供一種基于H橋模塊的多電平變換器電容電壓均壓方法，實現(xiàn)各H橋模塊電容電壓的平衡控制，維持變換器正常工作。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于H橋模塊的多電平變換器電容電壓均壓方法，包括以下步驟：

1)檢測N個H橋模塊直流側(cè)電容電壓的瞬時值，存入數(shù)組u_dc[N]，N個H橋模塊的序號和當前控制周期的輸出狀態(tài)分別存入數(shù)組N_u[N]、M[N]；對u_dc[N]中的元素進行由小到大排序，使得同H橋模塊的序號、輸出狀態(tài)、電容電壓瞬時值依次對應；

2)采用閉環(huán)控制方法計算出下一控制周期多電平變換器輸出狀態(tài)需要的狀態(tài)增量；

3)根據(jù)上述步驟2)得到的狀態(tài)增量和多電平變換器并網(wǎng)電流極性選擇滿足輸出增量要求的H橋模塊作為預測模塊；

4)建立電容電壓平衡指標函數(shù)，根據(jù)電容電壓狀態(tài)方程預測下一周期各H橋模塊電容電壓值，并計算所述平衡指標函數(shù)；

5)選擇使電容電壓平衡指標函數(shù)值最小的H橋模塊作為動作模塊，在下一控制周期輸出需要的電平。

所述步驟1)中，第i個H橋模塊當前控制周期的輸出狀態(tài)H_i的計算公式如下：

H_i＝M_2i-1-M_2i；

其中，M_2i-1為第i個H橋模塊左橋臂開關狀態(tài)；M_2i為第i個H橋模塊右橋臂開關狀態(tài)。

所述步驟2)中，下一控制周期多電平變換器輸出狀態(tài)需要的狀態(tài)增量△Q計算公式如下：

ΔQ=1Q(k+1)>Q(k)0Q(k+1)=Q(k)-1Q(k+1)<Q(k);]]>

其中，Q(k+1)為下一控制周期多電平變換器所需輸出狀態(tài)；Q(k)為當前控制周期多電平變換器輸出狀態(tài)。