[發明專利]一種電壓型高壓無功發生器中電容的均壓切換控制方法

有效

• 申請號: 201810552259.5
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108574288B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 夏代雄;萬元;胡蝶;胡邊;潘平衡;粟時平;鄧盛名;李漢臻;姜曉峰;張培;劉桂英
• 申請（專利權）人: 湖南五凌電力科技有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 馬驍;于潔

1.一種電壓型高壓無功發生器中電容的均壓切換控制方法，其特征在于，包括：

第一步：基于電力系統的結構，獲取系統中與均壓控制相關的參數數據；其中，所述電力系統包括多個子模塊且所述參數數據包括：系統電壓u_s、系統電流i_s、直流母線電壓u_dc、子模塊電容器電壓u_mndc、子模塊交流電壓u_mn、子模塊交流電流i_mn、子模塊IGBT溫度θ_mn以及環境溫度θ；

第二步：基于系統中電容器的充電和放電原理，分別建立電容器充電的伏秒特性曲線模型和放電的伏秒特性曲線模型；其中，電容器充電時的伏秒特性曲線為：

電容器放電時的伏秒特性曲線為：

其中，C為電容器的電容，u_c為電容器實際電壓，U_C0為電容器的初始電壓，R為電容器回路電阻，U為電容器回路外加電壓；

第三步：基于第一步中獲取的直流母線電壓范圍，建立直流母線電壓約束模型；所述直流母線電壓約束模型為：0.8U_DCN≤U_dc≤1.2U_DCN；其中，U_DCN為直流母線電壓的額定值，U_dc為直流母線的實際電壓；

第四步：基于系統結構，判斷三相對稱性并且相應的建立橋臂切換算法的數學模型；其中，模塊型高壓無功發生器交流側a、b、c相的實際電壓有效值分別為U_ca、U_cb、U_cc，U_cN為交流測電壓額定值，當U_ca＝U_cb＝U_cc＝U_cN時，IGBT的導通寬度為D_N，a、b、c相實際電壓有效值U_ca、U_cb、U_cc對應的IGBT導通寬度分別為D_a、D_b、D_c，且通過下式計算：

由此得到，橋臂切換算法的數學模型為：同一橋臂中IGBT的后續狀態由下式切換算法計算：

其中，X_a、X_b、X_c分別為a、b、c相的IGBT的工作狀態，當等于“1”時，表示對應相的IGBT處于導通狀態，當等于“0”時，表示對應相的IGBT處于關斷狀態；

若U_ca、U_cb、U_cc都小于U_cN，且有U_{cp(p＝a,b,c)}U_{cq(q＝a,b,c；q≠p)}U_{cr(r＝a,b,c；r≠p；r≠q)}，a、b、c相不同橋臂中IGBT的后續狀態由下式的切換算法計算：

第五步：基于第一步中獲取的子模塊電容電壓范圍，建立子模塊電容電壓約束模型：0.8U_N≤U_ijk≤1.2U_N；其中，U_N為子模塊電容電壓的額定值，U_ijk為子模塊電容實際電壓；

第六步：建立橋臂子模塊切換優化數學模型，所述橋臂子模塊切換優化數學模型為：Min E_i，i＝a,b,c；其中，E為子模塊的狀態改變數；子模塊從上一個狀態“1”或“0”改變為下一個狀態“0”或“1”為一次狀態改變；

第七步：通過上述模型求解最優子模塊切換解，包括：

(1)i(i＝a,b,c)相橋中，上橋臂投入子模塊個數E_upi和下橋臂投入子模塊個數E_downi別表示如下：

其中，round為四舍五入函數；

(2)E_i＝E_upi+E_downi；

(3)調取上次投入的子模塊數E_io；

(4)下次應投入的最小子模塊數為E_mini＝E_i-E_i0；

(5)調取上次投入的子模塊對象；

(6)選取下次投入的子模塊對象；

第八步：建立子模塊工作模式切換模型；

第九步：基于上述計算，給出各個IGBT的驅動信號。