[發(fā)明專(zhuān)利]一種電壓型高壓無(wú)功發(fā)生器中電容的均壓切換控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810552259.5
• 申請(qǐng)日: 2018-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108574288B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏代雄;萬(wàn)元;胡蝶;胡邊;潘平衡;粟時(shí)平;鄧盛名;李漢臻;姜曉峰;張培;劉桂英
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南五凌電力科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/18
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/18
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專(zhuān)利代理有限公司 11403
• 代理人: 馬驍;于潔

本發(fā)明公開(kāi)了一種電壓型高壓無(wú)功發(fā)生器中電容的均壓切換控制方法，采用切換系統(tǒng)理論建立包含溫度、時(shí)間、檢修、材料等影響因素在內(nèi)的電容器充電和放電的伏秒特性曲線和瓦秒特性模型，能夠充分、真實(shí)、全程、精細(xì)地反電容器的行為特征，采用最優(yōu)切換控制方法建立橋臂切換算法的數(shù)學(xué)模型、橋臂子模塊切換優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和子模塊工作模式切換模型，既能獲得復(fù)雜條件下的電容器電壓均壓，還能夠簡(jiǎn)單、高效產(chǎn)生模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器輸出控制的PWM信號(hào)，消除不可控成分的技術(shù)問(wèn)題，提高控制精度，又能簡(jiǎn)化控制器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高效性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和高精度的良好結(jié)合，具有廣泛的實(shí)用性，工程應(yīng)用價(jià)值重大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中電容均壓控制相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種電壓型高壓無(wú)功發(fā)生器中電容的均壓切換控制方法。

背景技術(shù)

電容是模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器最基本的元件之一。模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器的子模塊電容作為模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器的儲(chǔ)能元件，由于電容儲(chǔ)能的波動(dòng)，電容電壓必然會(huì)存在一定的波動(dòng)，子模塊電容電壓波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致同一相內(nèi)上、下橋臂的子模塊電容瞬時(shí)功率波動(dòng)出現(xiàn)非同步性，進(jìn)而影響到同一相內(nèi)上、下橋臂的子模塊的正常工作。模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器電容電壓進(jìn)行均壓控制是提模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器組成單元的利用效率、維持正常工作的最有效途徑，也是減少模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器組成單元數(shù)量的最有效途徑。模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器電容電壓在進(jìn)行充電和放電的過(guò)程中，一方面受模塊單元運(yùn)行模式、環(huán)境溫度、電氣參數(shù)、故障類(lèi)型、運(yùn)行時(shí)間的影響，另一方面電容器自身存在著非理想因素和雜散特性，使得各模塊單元電容電壓在工作過(guò)程中存在很大差異，其均壓控制成為不得不面對(duì)的重要問(wèn)題。模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器的工作過(guò)程，存在著模塊單元不斷投入和退出的切換過(guò)程，各模塊的電容器存在著充電、放電、停運(yùn)不斷切換的過(guò)程，呈現(xiàn)出典型的混成切換系統(tǒng)特征，電容電壓均壓控制具有相當(dāng)大的難度。此外，電容器自身存在的非理想因素和雜散特性，使得電容器電壓呈現(xiàn)出一定的不確定性、非線性，難以用簡(jiǎn)單的連續(xù)曲線來(lái)描述，更增加了電容電壓均壓控制過(guò)程的復(fù)雜性。

現(xiàn)有的電容電壓均壓控制方法多采用最近電平調(diào)制技術(shù)，其基本思想是基于排序，先對(duì)電容電壓排序，再根據(jù)橋臂電流方向選擇投入電壓最高或者最低的若干模塊，使總體電壓平衡。電容電壓均壓控制最近電平調(diào)制技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是容易實(shí)現(xiàn)，此外還具有諧波含量少、開(kāi)關(guān)頻率低和輸出特性好等優(yōu)點(diǎn)。但是，當(dāng)模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器的子模塊數(shù)目很大時(shí)，這種傳統(tǒng)的基于排序的最近電平調(diào)制電容電壓均壓控制方法的排序計(jì)算量呈指數(shù)倍增加，給控制技術(shù)和硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。另外，這類(lèi)方法在進(jìn)行排序計(jì)算時(shí)，未能充分、真實(shí)、全程、精細(xì)地計(jì)及電容器的不確定性的特征和非線性特征，存在不可控成分，難以表現(xiàn)出優(yōu)異的電容電壓均壓控制效果。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種電壓型高壓無(wú)功發(fā)生器中電容的均壓切換控制方法，能夠充分考慮到電容器自身存在的非理想因素和雜散特性，有效減少模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器的子模塊單元數(shù)量，降低成本，簡(jiǎn)化控制，提高整體模塊型高壓無(wú)功發(fā)生器工作效能，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。

基于上述目的本發(fā)明提供的電壓型高壓無(wú)功發(fā)生器中電容的均壓切換控制方法，包括：

第一步：基于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，獲取系統(tǒng)中與均壓控制相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)；其中，所述電力系統(tǒng)包括多個(gè)子模塊且所述參數(shù)數(shù)據(jù)包括：系統(tǒng)電壓u_s、系統(tǒng)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(huán)境溫度θ；

第二步：基于系統(tǒng)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(shí)的伏秒特性曲線為：

電容器放電時(shí)的伏秒特性曲線為：