[發明專利]一種模塊化多電平有源電力濾波器滑模控制方法

在審

• 申請號: 201911070930.3
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110649619A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 侯世璽;陳雨溦;鄔揚杰;儲云迪;費峻濤
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 32200 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 丁濤

1.一種模塊化多電平有源電力濾波器滑模控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：基于模塊化多電平變流器結構搭建MMCAPF主電路；

步驟S2：設計電容電壓平衡控制策略，具體步驟如下：

步驟S2-1：設每相一共有2n個子模塊，根據公式(1)得到任意時刻每相所有子模塊的平均電壓值

其中，V_fyj為任意時刻第y相第j個模塊的電容電壓值，y＝a,b,c；

步驟S2-2：將步驟S2-1求得的每相所有子模塊的平均電壓值與直流電壓參考值作比較，即設電壓偏差則電壓偏差的導數為設滑模面為則第一電壓控制律如公式(2)所示：

其中，m₁、c₁為正常數；

步驟S2-3：對環流參考值與環流實際值進行比較，得到環流偏差值；記i_py,i_ny分別為上橋臂和下橋臂的電流，根據得到環流實際值，設環流偏差其中為環流參考值，環流偏差的導數為滑模面設為那么第二電壓控制律如公式(3)所示：

其中，m₂、c₂為正常數，

步驟S3：設計MMCAPF載波移相調制策略，采用載波移相法對調制波進行調制，具體方法如下：

所述載波移相法使用雙極性三角波作為載波，假設三相模塊化多電平變流器單個橋臂上各有n個子模塊，則需要n條載波分別對應該橋臂上的n個子模塊，且這n條載波的幅值和頻率完全相同，且相位依次相差2π/n；所述模塊化多電平變流器每相的上橋臂和下橋臂子模塊完全相同，其載波互補對稱，載波除了載波之間相位相差90°之外，頻率和幅值均完全相等，將調制波與n條載波依次比較，當調制波大于載波時，輸出對應的調制波，并將其對應的子模塊投入使用，當調制波小于載波時，輸出對應的調制波，并將其對應子模塊置切除狀態，由此可以得到n條控制子模塊狀態的調制波信號。

2.根據權利要求1所述的一種模塊化多電平有源電力濾波器滑模控制方法，其特征在于，步驟S1中所述MMCAPF主電路的具體結構如下：

所述MMCAPF主電路的供電電源為三相電壓源，每相電壓源一端與中性點，另一端分別與一個MMCAPF輸入電抗器的一端連接，各所述MMCAPF輸入電抗器的另一端分別與每相電壓源的上橋臂和下橋臂的輸入端連接，每相電壓源的上橋臂和下橋臂的輸出端分別與直流電容的兩端連接，每相電壓源均包括上橋臂和下橋臂，且每個橋臂均由n個子模塊串聯構；

所述MMCAPF主電路的供電電源的三相電壓源幅值相同且相位相差120°，分別為V_sa、V_sb、V_sc，記M_xyz代表三相電壓源的上橋臂和下橋臂的各個子模塊，其中，x＝p,n，p為上橋臂，n為下橋臂；y＝a,b,c，a,b,c分別代表三相電壓源；z＝1～n代表第z個子模塊，Ia、Ib、Ic分別代表三相電壓源V_sa、V_sb、V_sc的輸出電流，Ls為MMCAPF輸入電抗器，三相電壓源的中性點記為N，直流電容記為C。

3.根據權利要求2所述的一種模塊化多電平有源電力濾波器滑模控制方法，其特征在于，所述MMCAPF主電路的子模塊的內部結構為半橋結構，包括兩個IGBT和一個直流電容C1；兩個IGBT串聯在直流電容C1兩端。