[發(fā)明專利]模塊化多電平變換器二倍頻環(huán)流抑制方法、系統(tǒng)及控制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011073523.0
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112787526A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳雨霏;楊禧;唐欣;王文
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/49;H02M1/32
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;王娟

本發(fā)明公開了一種模塊化多電平變換器二倍頻諧振環(huán)流抑制方法、系統(tǒng)及控制器，將模塊化多電平變換器的每一相橋臂作為目標對象，根據(jù)上、下橋臂的瞬時有功功率提取上、下橋臂之間的能量波動總和與能量波動差值，然后根據(jù)能量波動與子模塊電容電壓之間的關(guān)系，提取含電容電壓波動分量的子模塊電容電壓參考值；其次，根據(jù)滿足交流側(cè)電壓輸出需求和二倍頻諧振環(huán)流抑制效果的上、下橋臂電壓指令值，提取具有較好的二倍頻諧振環(huán)流抑制效果的上、下橋臂投入子模塊數(shù)，以實現(xiàn)對模塊化多電平變換器二倍頻諧振環(huán)流抑制效果的顯著改善。本發(fā)明解決了現(xiàn)有二倍頻環(huán)流抑制技術(shù)控制穩(wěn)定性受環(huán)流控制器參數(shù)影響較大的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模塊化多電平變換器控制領(lǐng)域，特別是一種模塊化多電平變換器二倍頻諧振環(huán)流抑制方法、系統(tǒng)及控制器。

背景技術(shù)

模塊化多電平變換器雖然具有模塊化程度高、輸出電平數(shù)高、易擴展等優(yōu)點，但也存在子模塊均壓難度大、諧波環(huán)流等問題。通過分析現(xiàn)有文獻可知，子模塊電容電壓波動與橋臂瞬時功率相關(guān)，波動能量會在橋臂中激發(fā)產(chǎn)生二倍頻環(huán)流，當電氣參數(shù)滿足一定條件時，二倍頻環(huán)流會發(fā)生諧振現(xiàn)象，產(chǎn)生二倍頻諧振環(huán)流分量，影響模塊化多電平變換器運行穩(wěn)定性，增加系統(tǒng)損耗。已有研究針對二倍頻諧振環(huán)流的抑制，主要是從環(huán)流控制器入手，通過設(shè)計不同的環(huán)流控制器實現(xiàn)對諧振環(huán)流的有效抑制。然而，控制器算法難度的增加，雖然能夠提升對二倍頻環(huán)流的抑制效果，但卻使得控制器復(fù)雜度提高，增加了控制器的運算量，可能不利于實際運行系統(tǒng)。因此，為了解決上述問題，亟需研究一種在簡化控制器復(fù)雜度的同時，顯著提升二倍頻諧振環(huán)流抑制效果的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種模塊化多電平變換器二倍頻諧振環(huán)流抑制方法、系統(tǒng)及控制器，增強二倍頻諧振環(huán)流的抑制效果。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種模塊化多電平變換器二倍頻諧振環(huán)流抑制方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)上橋臂電壓u_px、上橋臂電流i_px、下橋臂電壓u_nx、下橋臂電流i_nx，確定上橋臂瞬時有功功率p_px和下橋臂瞬時有功功率p_nx，其中，x代表模塊化多電平變換器任意一相，x＝a,b,c；

2)根據(jù)上橋臂瞬時有功功率p_px和下橋臂瞬時有功功率p_nx，計算上、下橋臂瞬時有功功率的總和及差值并確定能量波動總和及能量波動差值計算二倍頻諧振環(huán)流抑制信號u_{z2_x}；

3)根據(jù)直流側(cè)電壓U_dc、交流側(cè)輸出電壓指令值二倍頻諧振環(huán)流抑制信號u_{z2_x}，計算上橋臂最終電壓指令值和下橋臂最終電壓指令值

4)根據(jù)能量波動總和及能量波動差值結(jié)合子模塊電容電壓額定值U_cN、子模塊電容值C、每個橋臂級聯(lián)子模塊數(shù)N，計算上橋臂含電壓波動值的子模塊電容電壓和下橋臂含電壓波動值的子模塊電容電壓

5)根據(jù)上橋臂最終電壓指令值和下橋臂最終電壓指令值上橋臂含電壓波動值的子模塊電容電壓和下橋臂含電壓波動值的子模塊電容電壓確定上橋臂最終投入子模塊數(shù)N_px和下橋臂最終投入子模塊數(shù)N_nx，從而確定上橋臂最終投入的子模塊和下橋臂最終投入的子模塊。

利用橋臂能量波動提取含電壓波動分量的子模塊電容電壓理論值，確定模塊化多電平換流器上橋臂最終投入子模塊和下橋臂最終投入子模塊。實現(xiàn)了對模塊化多電平換流器二倍頻諧振環(huán)流的有效抑制。

能量波動總和及能量波動差值的計算公式分別為：

其中，

所述步驟的有益效果是：確定上橋臂和下橋臂的能量波動之和，以及上橋臂和下