[發(fā)明專利]一種頻率交錯(cuò)的換流器單元及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110258222.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN113364255B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳國(guó)強(qiáng);金國(guó)亮;嚴(yán)建強(qiáng);劉高明;黃志華;歸宇;查振華;謝曄源;王宇;段軍;楊幸辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司湖州供電公司;南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/12
• 分類號(hào): H02M1/12
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明公開了一種頻率交錯(cuò)的換流器單元及控制方法，本發(fā)明提供了一種頻率交錯(cuò)的換流單元，所述頻率交錯(cuò)的換流單元由N個(gè)子模塊串聯(lián)構(gòu)成，所述子模塊由變流單元和控制單元構(gòu)成；所述變流單元包含功率半導(dǎo)體器件與直流電容，實(shí)現(xiàn)直流交流變換；所述控制單元產(chǎn)生控制信號(hào)控制變流單元功率半導(dǎo)體器件開通關(guān)斷；所述控制信號(hào)由載波與調(diào)制波比較產(chǎn)生；所述換流單元的控制方法在于，N個(gè)子模塊包括至少M(fèi)個(gè)不相同的載波頻率，M為大于等于2的整數(shù)。本方案通過(guò)預(yù)設(shè)不同載波頻率以及分組切換的方式解決分布式電力電子換流器高次諧波相互疊加以及諧振的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域，具體的，涉及一種頻率交錯(cuò)的換流器單元及控制方法。

背景技術(shù)

電力電子由功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通(1)和關(guān)斷(0)來(lái)構(gòu)造信號(hào)，只能以方波的形式體現(xiàn)，所以只能采用高頻的信號(hào)將想要得到的信號(hào)按照規(guī)律進(jìn)行切割，這些高頻的信號(hào)就是載波(通常為三角波)，想要得到的信號(hào)就是調(diào)制波，如圖1所示，調(diào)制波以正弦波為例，實(shí)際輸出的信號(hào)實(shí)際上是高頻信號(hào)和正弦波信號(hào)的疊加，這些高頻信號(hào)決定了功率半導(dǎo)體器件開通、關(guān)斷狀態(tài)的切換頻率，即開關(guān)頻率，因此，通常情況下調(diào)制時(shí)采用的載波信號(hào)決定了功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率，也可以說(shuō)二者是一一對(duì)應(yīng)的；采用上述調(diào)制方式，最終得到的輸出波形中除了包含正弦波信號(hào)外，還會(huì)得到開關(guān)頻率次的諧波信號(hào)，可以采用濾波器對(duì)這些高頻的信號(hào)進(jìn)行濾除，但最終還會(huì)剩余一部分的高次諧波，注入系統(tǒng)中會(huì)造成不利的影響。

在多個(gè)電力電子換流器單元子模塊并聯(lián)或串聯(lián)時(shí)，高次諧波可能會(huì)造成更嚴(yán)重的問(wèn)題：現(xiàn)有技術(shù)中各個(gè)換流器單元子模塊采用相同的載波頻率，各個(gè)換流器單元子模塊的高次諧波會(huì)存在相互疊加的情況，會(huì)造成個(gè)別頻率的諧波嚴(yán)重超標(biāo)，甚至?xí)斐芍C振現(xiàn)象；現(xiàn)有技術(shù)中也有提出采用載波移相的調(diào)制方式，這種方式的實(shí)質(zhì)上將各個(gè)換流器單元子模塊的載波相位錯(cuò)開，以實(shí)現(xiàn)相互抵消，這種方式要求有一個(gè)主控制單元與各個(gè)換流器單元子模塊的控制單元通訊，對(duì)載波進(jìn)行同步，對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求很高，很多應(yīng)用場(chǎng)合下，換流器單元是分布在不同的區(qū)域，并不具備設(shè)置主控制單元的條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于提供一種頻率交錯(cuò)的換流器單元以及控制方法，通過(guò)預(yù)設(shè)不同載波頻率以及分組切換的方式解決分布式電力電子換流器高次諧波相互疊加以及諧振的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供的一種技術(shù)方案是，一種頻率交錯(cuò)的換流器單元，所述頻率交錯(cuò)的換流器單元由N個(gè)子模塊串聯(lián)構(gòu)成，所述N為大于等于2的整數(shù)；所述子模塊由變流器單元和控制單元構(gòu)成；所述變流器單元包含功率半導(dǎo)體器件與直流電容，實(shí)現(xiàn)直流交流變換；所述控制單元產(chǎn)生控制信號(hào)控制變流器單元功率半導(dǎo)體器件開通關(guān)斷；所述控制信號(hào)由載波與調(diào)制波比較產(chǎn)生；所述調(diào)制波由控制單元計(jì)算產(chǎn)生，或由外部控制單元下發(fā)；所述換流器單元的控制方法在于，N個(gè)子模塊包括至少M(fèi)個(gè)不相同的載波頻率，M為大于等于2的整數(shù)；

所述子模塊控制單元在所述M個(gè)載波頻率中選取至少2個(gè)載波頻率作為本組預(yù)設(shè)值，子模塊的實(shí)際載波頻率在本組預(yù)設(shè)值中選擇切換。

作為優(yōu)選，調(diào)制波由兩種方式產(chǎn)生，第一種是在換流器單元的控制單元與外部控制單元通訊的情況下，所述調(diào)制波、載波頻率由外部控制單元下發(fā)。第二種是在所述換流器單元的控制單元不與外部控制單元通訊的情況下，所述調(diào)制波由控制單元計(jì)算產(chǎn)生；所述載波頻率的預(yù)設(shè)值為調(diào)制波頻率的3H倍,H為大于等于1的整數(shù)。

作為優(yōu)選，所述子模塊的實(shí)際載波頻率在本組預(yù)設(shè)值中以一定的周期輪換；所述各個(gè)子模塊的實(shí)際載波頻率在輪換過(guò)程中是交錯(cuò)的，即在相同時(shí)刻，各個(gè)子模塊的載波頻率選取不同的值。

作為優(yōu)選，所述換流器單元串聯(lián)在線路中，所述子模塊分布安裝在線路的各個(gè)位置，在線路首端或末端選擇較高的載波頻率，在線路中間選擇較低的載波頻率。

作為優(yōu)選，所述子模塊還包括濾波器，所述濾波器的輸入端連接變流器單元的輸出端，濾波器的輸出端作為子模塊輸出端，所述M個(gè)載波頻率的最小值大于所述濾波器的諧振頻率；所述M個(gè)載波頻率成等差數(shù)列。