[發明專利]一種模塊化多電平換流器子模塊電容值在線估計方法

有效

• 申請號: 201910566127.2
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110165914B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 鄭文迪;許啟東;周騰龍;邵振國;李怡馨;王向杰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種模塊化多電平換流器子模塊電容值在線估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1:根據MMC拓撲結構，構建子模塊電容電壓模型；

步驟S2:根據模塊電容電壓模型，采用LMS算法，得到各子模塊電容器的估計電壓；

步驟S3:利用橋臂電壓作調制信號，與三角載波對比決定上、下橋臂導通子模塊的數量；

步驟S4:分別對上、下橋臂的電容器的估計電壓進行降序排序，監測橋臂電流的方向，判斷橋臂電流對橋臂中處于投入狀態的子模塊的充放電情況

步驟S5:根據上、下橋臂電流正負情況確定具體子模塊導通情況；

步驟S6:根據子模塊導通情況、各子模塊電容器的估計電壓和橋臂電流，建立電容、電壓及電流的數學模型，實時估計子模塊電容值；所述步驟S6具體為：

步驟S61:在子模塊導通時，橋臂上所有子模塊電容電壓和橋臂電流的關系均滿足：

其中，U_Cx表示第x個子模塊電容值的估計電壓；

步驟S62:由于采集得到的信號是離散的，對式(4)推廣到n個子模塊電容電壓和橋臂電流的關系，將其進行離散化處理并改寫成矩陣形式：

令量測矩陣為：

式(5)可改寫為：

i_pa(t_i)＝H(t_i)C_x(t_i) (7)

步驟S63:根據子模塊導通情況、各子模塊電容器的估計電壓和橋臂電流，利用LMS算法，則可以得到如下子模塊電容估計算式：

C_x-est(t_i)＝C_x-est(t_i-1)+K(t_i)e(t_i) (8)

K(t_i)＝[P(t_i-1)H(t_i)]/[1+H^T(t_i)P(t_i-1)H(t_i)] (9)

P(t_i)＝P(t_i-1)-[K(t_i)H^T(t_i)P(t_i-1)]+R(t_i) (10)

式中，C_x-est(t_i)表示第x個t_i時電容器電容值的估計值；C_x-est(t_i-1)表示第x個t_i-1時電容器電容值的估計值；H(t_i)是t_i時刻的量測矩陣；H^T(t_i)為t_i時刻的量測矩陣的轉置；P(t_i)為的t_i時刻的均方誤差矩陣；P(t_i-1)是t_i-1時刻的均方誤差矩陣；K(t_i)是t_i的增益矩陣。

2.根據權利要求1所述的一種模塊化多電平換流器子模塊電容值在線估計方法，其特征在于,所述步驟S1具體為：

步驟S11:根據MMC拓撲結構，假設任意時刻t_i的控制門級的信號為S(t_i)，則S(t_i)的表達式為：

步驟S12:將橋臂的電壓傳感器連接在臂的頂部和同一臂的底部之間獲取橋臂電壓，而電流傳感器串入橋臂中獲取橋臂電流；n電平的MMC橋臂電壓與單個子模塊電壓、半導體開關的關系可以推導為：

u_p(t₀)＝S₁(t₀)U_C1(t₀)+…+S_n(t₀)U_Cn(t₀)

u_p(t₁)＝S₁(t₁)U_C1(t₁)+…+S_n(t₁)U_Cn(t₁)

u_p(t_i)＝S₁(t_i)U_C1(t_i)+…+S_n(t_i)U_Cn(t_i)

(2)

步驟S13:預設系統的采樣時間為：T_s＝Δt＝t₂-t₁＝......＝t_i-t_i-1其中，T_s為系統的采樣周期，故第x個子模塊的開關信號可以定義為：S_x(t_i)＝PWM_x(t_i)，其中x＝1，2，...，n,將式(2)改寫為矩陣形式為：