[發(fā)明專利]模塊化中壓波形發(fā)生器損耗均衡控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011337083.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN112510966B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳雨霏;楊禧;金家興;唐欣;賈奧祺;王世能;馬鈴翔;李迎奧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/00
• 分類號(hào): H02M1/00;H02M7/00;H02J3/26;H02J3/36
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);王娟

本發(fā)明公開了一種模塊化中壓波形發(fā)生器損耗均衡控制方法及系統(tǒng)，將模塊化中壓波形發(fā)生器的每個(gè)橋臂作為控制目標(biāo)，通過建立包含輸入、輸出、內(nèi)部控制變量的模型預(yù)測控制評(píng)估函數(shù)，以跟蹤性能最優(yōu)為控制目標(biāo)，選取每個(gè)橋臂的最優(yōu)電平數(shù)；針對(duì)一個(gè)橋臂中的每個(gè)全橋子模塊，在配置開關(guān)信號(hào)時(shí)，以子模塊的左橋臂和右橋臂動(dòng)作次數(shù)均等為目標(biāo)，均衡配置功率開關(guān)器件的開關(guān)狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)在保證滿足輸入電流、輸出電流、內(nèi)部環(huán)流準(zhǔn)確跟蹤和子模塊電容電壓平衡控制的前提下，實(shí)現(xiàn)模塊化中壓波形發(fā)生器內(nèi)部損耗均衡分布的效果，提高模塊化中壓波形發(fā)生器的運(yùn)行可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種模塊化中壓波形發(fā)生器損耗均衡控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

模塊化中壓波形發(fā)生器能產(chǎn)生特定的正弦波、各次諧波、三角波、方波、電壓跌落、電壓驟升等各類電能信號(hào)，并具有對(duì)新能源微網(wǎng)阻抗進(jìn)行測量、組建電網(wǎng)模擬平臺(tái)、提供船舶岸電供電電源等功能，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。模塊化中壓波形發(fā)生器采用模塊化多電平結(jié)構(gòu)，提高裝置冗余度、輸出電能質(zhì)量和功率等級(jí)，子模塊采用全橋結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)直交或交交電能變換。現(xiàn)有文獻(xiàn)針對(duì)這種結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的電壓紋波、能量不平衡、輸出電流諧波抑制等問題提出了相關(guān)解決方法，但這些方法僅提高了某一運(yùn)行特性，難以對(duì)上述性能進(jìn)行權(quán)衡控制；同時(shí)，已有研究在分配子模塊開關(guān)信號(hào)時(shí)未考慮子模塊內(nèi)部損耗均衡問題，導(dǎo)致部分子模塊中某些開關(guān)器件長時(shí)間動(dòng)作而增大了器件的損耗，影響子模塊運(yùn)行可靠性。因此，亟需研究一種能夠權(quán)衡模塊化中壓波形發(fā)生器輸入、輸出和內(nèi)部運(yùn)行性能的控制方法，同時(shí)保證全橋子模塊功率開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作次數(shù)基本均等，實(shí)現(xiàn)子模塊內(nèi)部損耗的均衡控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種模塊化中壓波形發(fā)生器損耗均衡控制方法及系統(tǒng)，保證全橋子模塊功率開關(guān)器件的開關(guān)動(dòng)作次數(shù)基本均等，實(shí)現(xiàn)子模塊內(nèi)部損耗的均衡控制。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種模塊化中壓波形發(fā)生器損耗均衡控制方法，包括以下步驟：

針對(duì)模塊化中壓波形發(fā)生器橋臂中投入的子模塊，定義子模塊動(dòng)作標(biāo)志位Flag_ij，當(dāng)Flag_ij＝1時(shí)，表示子模塊左橋臂在第k個(gè)周期已發(fā)生開關(guān)動(dòng)作，若Flag_ij＝0時(shí)，表示子模塊右橋臂在第k個(gè)周期已發(fā)生開關(guān)動(dòng)作；

當(dāng)子模塊在第k+1個(gè)周期的開關(guān)狀態(tài)需要增加1時(shí)，根據(jù)公式H_ij(k+1)＝H_ij(k)+1確定第k+1個(gè)周期的開關(guān)狀態(tài)H_ij(k+1)：根據(jù)公式L_ij(k+1)＝L_ij(k)+1確定左橋臂在第k+1個(gè)周期的開關(guān)信號(hào)L_ij(k+1)，根據(jù)公式R_ij(k+1)＝R_ij(k)確定右橋臂在第k+1個(gè)周期的開關(guān)信號(hào)R_ij(k+1)；完成開關(guān)動(dòng)作設(shè)置后，設(shè)置Flag_ij＝1，則第k+1個(gè)周期中，子模塊左橋臂的開關(guān)信號(hào)已發(fā)生變化，在第k+2個(gè)周期內(nèi)優(yōu)先改變右橋臂的開關(guān)信號(hào)；

當(dāng)子模塊在k+1周期的開關(guān)狀態(tài)需要減少1時(shí)，根據(jù)公式H_ij(k+1)＝H_ij(k)-1確定第k+1個(gè)周期的開關(guān)狀態(tài)H_ij(k+1)：根據(jù)公式L_ij(k+1)＝L_ij(k)-1確定左橋臂在第k+1個(gè)周期的開關(guān)信號(hào)L_ij(k+1)，根據(jù)公式R_ij(k+1)＝R_ij(k)+1確定右橋臂在第k+1個(gè)周期的開關(guān)信號(hào)R_ij(k+1)；完成開關(guān)動(dòng)作設(shè)置后，設(shè)置Flag_ij＝0，表示第k+1個(gè)周期中，子模塊右橋臂的開關(guān)信號(hào)已發(fā)生變化，在第k+2個(gè)周期內(nèi)優(yōu)先改變左橋臂的開關(guān)信號(hào)；

依此類推；