[發(fā)明專利]級(jí)聯(lián)型變流器子模塊電容電壓擾動(dòng)量及不平衡度提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810821835.1
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN109067147B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬柯;王衛(wèi)耀;蔡旭
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/00
• 分類號(hào): H02M1/00;H02M7/483
• 代理公司: 31317 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 徐紅銀

本發(fā)明提供了一種級(jí)聯(lián)型變流器子模塊電容電壓擾動(dòng)量及不平衡度提取方法，包括：確定級(jí)聯(lián)型變流器子模塊的開關(guān)周期劃分方式；采集子模塊每個(gè)載波處于峰值時(shí)，級(jí)聯(lián)變流器所對(duì)應(yīng)子模塊的電壓調(diào)制系數(shù)、輸入電流和電容電壓；和/或，采集子模塊每個(gè)載波處于波谷時(shí)，級(jí)聯(lián)變流器所對(duì)應(yīng)子模塊的電壓調(diào)制系數(shù)、輸入電流和電容電壓；計(jì)算級(jí)聯(lián)變流器子模塊的電容電壓擾動(dòng)量；計(jì)算級(jí)聯(lián)變流器子模塊的電容電壓不平衡度。本發(fā)明適用于各種級(jí)聯(lián)型變流器及其相應(yīng)工況，能夠更加直觀的反映子模塊電容電壓擾動(dòng)規(guī)律以及電容電壓間差異，從而有助于高效地實(shí)現(xiàn)電容電壓平衡策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及級(jí)聯(lián)型變流器子模塊電容電壓擾動(dòng)量及不平衡度提取方法。

背景技術(shù)

級(jí)聯(lián)型變流器具有良好的可擴(kuò)展型以及較好的輸出特性，被廣泛應(yīng)用于各種中、高壓大功率電能變換場合，如柔性直流輸電、無功補(bǔ)償裝置、儲(chǔ)能、新能源發(fā)電、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等。由于級(jí)聯(lián)型變流器工況復(fù)雜，子模塊電容的充放電能量、損耗和電容值等存在差異，容易導(dǎo)致各個(gè)子模塊電容電壓不平衡，降低了級(jí)聯(lián)型變流器的輸出性能，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致系統(tǒng)無法安全可靠工作，因此必須對(duì)電容電壓的平衡能力加以表征和控制。

適用于級(jí)聯(lián)型變流器的調(diào)制方法主要有最近電平逼近調(diào)制(NLC)、載波移相脈寬調(diào)制(CPS-PWM)、以及載波層疊脈寬調(diào)制調(diào)制(PD-PWM)。相比于NLC調(diào)制和PD-PWM調(diào)制，CPS-PWM載波移相調(diào)制具有更好的諧波特性、更快的響應(yīng)速度和固定的開關(guān)頻率等優(yōu)勢，被廣泛采用，尤其是在模塊數(shù)相對(duì)較少的級(jí)聯(lián)型變流器應(yīng)用場合。

目前適用于CPS-PWM載波移相調(diào)制方法的子模塊電容電壓平衡控制技術(shù)主要分為兩種：

1.增加外部電路

該方法通過構(gòu)造公共的直流或交流母線以及外部平衡電路，將所有子模塊的電容電壓接入公共母線，來實(shí)現(xiàn)子模塊電容電壓自動(dòng)平衡。但是，每個(gè)子模塊都需要增加額外的硬件電路，使得裝置的成本增高。

2.微調(diào)電壓調(diào)制波

該方法通過電容電壓均衡反饋控制回路得到的一個(gè)附加分量，疊加在電流控制回路產(chǎn)生的電壓調(diào)制波上來實(shí)現(xiàn)電容電壓的平衡控制。但是，疊加的附加分量，會(huì)導(dǎo)致調(diào)制波畸變，影響裝置的輸出性能；由于沒有明確的數(shù)學(xué)模型，電容電壓反饋控制器的參數(shù)整定較困難；另一方面，由于每個(gè)子模塊都需要配置單獨(dú)的電壓平衡控制器，控制器的硬件要求增高，當(dāng)級(jí)聯(lián)型變流器子模塊數(shù)增多時(shí)，其控制的復(fù)雜程度也會(huì)增加。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種級(jí)聯(lián)型變流器子模塊電容電壓擾動(dòng)量及不平衡度提取方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種級(jí)聯(lián)型變流器子模塊電容電壓擾動(dòng)量及不平衡度提取方法，包括：

確定級(jí)聯(lián)型變流器各個(gè)子模塊的開關(guān)周期劃分方式；

根據(jù)所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊的開關(guān)周期劃分方式，對(duì)所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊的電壓調(diào)制波、輸入電流以及電容電壓進(jìn)行采樣，得到所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊的電壓調(diào)制系數(shù)、輸入電流以及電容電壓；

根據(jù)所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊的電壓調(diào)制系數(shù)和輸入電流，計(jì)算所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊的電容電壓擾動(dòng)量；和/或根據(jù)所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊采樣獲得的電容電壓，計(jì)算所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊的電容電壓不平衡度。

可選地，所述根據(jù)所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊的開關(guān)周期劃分方式，對(duì)所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊的電壓調(diào)制波、輸入電流以及電容電壓進(jìn)行采樣，得到所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊的電壓調(diào)制系數(shù)、輸入電流以及電容電壓，包括：

采集所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊各自載波處于峰值時(shí)，相應(yīng)子模塊的電壓調(diào)制系數(shù)、輸入電流以及電容電壓；和/或，采集所述級(jí)聯(lián)型變流器子模塊各自載波處于波谷時(shí)，相應(yīng)子模塊的電壓調(diào)制系數(shù)、輸入電流以及電容電壓。