[發明專利]一種50次電力諧波發生器控制方法

在審

• 申請號: 201810073150.3
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108054944A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 榮飛;嚴家俊;黃守道;李文君;王笑倩;李培瑤;孫文隆
• 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: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 楊萍

1.一種50次電力諧波發生器控制方法，其特征在于，所述的50次電力諧波發生器采用模塊化多電平逆變器；該模塊化多電平逆變器采用三相六橋臂拓撲結構，每相包括上、下兩個橋臂，每個橋臂由n個相同的子模塊和1個電感L串聯而成，上橋臂和下橋臂連接點引出相線；每個子模塊是一個半橋變流器；

所述的50次電力諧波發生器控制方法為：對模塊化多電平逆變器每個橋臂的調制電壓采用最近電平逼近的方式進行調制，將其控制周期分為投入過程和切除過程；在橋臂每個控制周期投入過程初始點，將該橋臂中各個子模塊按電容電壓大小進行一次排序，根據上一控制周期的橋臂電流，預測出本控制周期各投入點投入的子模塊電容在整個投入過程中的充電大小，然后根據子模塊電容電壓均衡的原則確定子模塊的投入順序；同樣地，在每個控制周期切除過程初始點，將該橋臂中各個子模塊按電容電壓大小再進行一次排序，預測出本控制周期各切除點切除的子模塊電容在整個切除過程中的充電大小，然后根據子模塊電容電壓均衡的原則確定子模塊的切除順序。

2.根據權利要求1所述的50次電力諧波發生器控制方法，其特征在于，所述控制方法具體為：

針對六個橋臂中任一個橋臂，分別采用以下步驟進行控制：

步驟1：計算該橋臂調制電壓U_ref：

其中，U_dc為模塊化多電平逆變器直流側電壓額定值，U_v為該橋臂引出的相線需要輸出的50次諧波電壓參考值，其幅值為0.5U_dc，隨時間t作正弦變化；

步驟2：設置模塊化多電平逆變器的控制周期為T＝1/f，其中f為模塊化多電平逆變器的控制頻率；

步驟3：對該橋臂的調制電壓U_ref采用最近電平逼近的方式進行調制，計算該橋臂需投入的子模塊個數n_t：

n_t＝round(U_ref/U_cref)

其中，U_cref為子模塊電容電壓額定值，round(·)為四舍五入的取整函數；

步驟4：根據n_t的變化規律，定義該橋臂控制周期的起始點為n_t＝0的時刻，在一個控制周期里，n_t從0依次增加到n，再依次減小到0；以n_t的各個變化時刻為分隔點，將每個控制周期拆分為2n個子周期，依次記為S₁，S₂，…，S_2n，其中S_x，x＝1,2,…,n表示投入子模塊的過程，在其結束點各需投入一個子模塊，在S₁，S₂，…，S_n的結束點，該橋臂中總共需要投入的子模塊個數分別為1,2,…,n；S_n+y，y＝1,2,…,n表示切除子模塊的過程，在其結束點各需切除一個子模塊，在S_n+1，S_n+2，…，S_2n的結束點，該橋臂中總共需要切除的子模塊個數分別為1,2,…,n；

步驟5：設模塊化多電平逆變器開始運行時，t＝0；

若當前時刻t處于t＝0到該橋臂第2個控制周期的起始點之間的時間段，則按從上到下的順序投入該橋臂的前n_t個子模塊；

否則若當前時刻t為該橋臂第k個控制周期中S₁的起始點，k＝2，3，…，則

首先根據該橋臂第k-1個控制周期的橋臂電流，預測計算出在第k個控制周期中S_x的結束點投入的子模塊電容在S₁～S_n的整個過程中的充電時間Δt_x和充電大小ΔU_x，其中，x＝1,2,…,n，Δt_x和ΔU_x的預測計算公式為：

其中，Δt為橋臂電流的采樣時間間隔，i_pi為該橋臂在第k-1個控制周期中S₁～S_n的整個過程中第i個采樣點的橋臂電流，C為子模塊的電容值；

再對該橋臂中的各個子模塊，按照其當前時刻t的電容電壓大小進行排序；結合ΔU_x，根據子模塊電容電壓均衡的原則，保證在當前時刻t電容電壓越小的子模塊將在S₁～S_n的整個過程中充電大小越大，以確定該橋臂子模塊在第k個控制周期中S₁,S₂,…,S_n的結束點的投入順序；

步驟6：在第k個控制周期S₁，S₂，…，S_n的結束點按照步驟5中確定的投入順序依次投入一個子模塊；

步驟7：若當前時刻t為該橋臂第k個控制周期的S_n+1的起始點，k＝2，3，…，則

首先根據該橋臂第k-1個控制周期的橋臂電流，預測計算出在本控制周期的S_n+y的結束點切除的子模塊電容在S_n+1～S_2n的整個過程中的充電時間Δt_n+y和充電大小ΔU_n+y，其中，y＝1,2,…,n，Δt_n+y和ΔU_n+y的預測計算公式為：

Δt_n+y＝S_n+1+S_n+2+…+S_n+y

其中，i_pj為該橋臂在第k-1個控制周期中S_n+1～S_n+y的整個過程中第j個采樣點的橋臂電流；

再對該橋臂中的各個子模塊，按照其在當前時刻t的電容電壓大小進行排序；結合ΔU_n+y，根據子模塊電容電壓均衡的原則，保證在當前時刻t電容電壓越小的子模塊將在S_n+1～S_2n的整個過程中充電大小越大，以確定該橋臂子模塊在第k個控制周期中S_n+1,S_n+2，…,S_2n的結束點的切除順序；

步驟8：在第k個控制周期S_n+1,S_n+2，…,S_2n的結束點按照步驟7中確定的切除順序依次切除一個子模塊。