[發(fā)明專利]一種三端口九邊形MMC的中性點(diǎn)偏移電壓控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111204666.5
• 申請(qǐng)日: 2021-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN113992031A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃文慧;劉飛;莊一展;刁曉光;黃艷輝;查曉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M5/00
• 分類號(hào): H02M5/00;H02M5/458;H02J3/34;H02J3/38
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

1.一種三端口九邊形MMC的中性點(diǎn)偏移電壓控制方法，該變換器包括第一交流端口、第二交流端口和第三交流端口，九個(gè)首尾相連橋臂的九邊形結(jié)構(gòu)，每個(gè)橋臂包含n個(gè)H橋逆變模塊和1個(gè)電感，n為≥1的正整數(shù)；九邊形結(jié)構(gòu)的九個(gè)頂點(diǎn)按順時(shí)針依次為R、W、X、S、U、Y、T、V、Z，其中XYZ為第一交流端口，RST為第二交流端口，UVW為第三交流端口，第一交流端口與交流電網(wǎng)相連，第二交流端口、第三交流端口分別與兩個(gè)低頻風(fēng)電系統(tǒng)相連；第一交流端口、第二交流端口、第三交流端口通過橋臂傳遞有功功率；其特征在于：基于橋臂間功率平衡條件實(shí)現(xiàn)中性點(diǎn)偏移電壓控制；該控制方法包括以下步驟：

步驟1、端口功率控制：功率平衡條件包含第一交流端口、第二交流端口和第三交流端口的有功功率平衡，公式如下：

式中，三個(gè)端口的瞬時(shí)有功和瞬時(shí)無功功率P_xyz為第一交流端口的瞬時(shí)有功功率、P_rst為第二交流端口的瞬時(shí)有功功率、P_uvw為第三交流端口的瞬時(shí)有功功率、Q_xyz為第一交流端口的瞬時(shí)無功功率、Q_rst為第二交流端口的瞬時(shí)無功功率、Q_uvw為第三交流端口的瞬時(shí)無功功率；以第一交流端口為參考點(diǎn)，v_N1為第二交流端口較第一交流端口的中性點(diǎn)偏移電壓，v_N2為第三交流端口較第一交流端口的中性偏移電壓；i_cir為環(huán)流；

在功率平衡控制前端增加總體直壓穩(wěn)定，采用PI控制使各子模塊電容直壓均值v_{dc_avg}收斂于電容電壓參考值v_{dc_ref}；

控制器輸出為第一交流端口電流幅值I₁^*、第二交流端口電流幅值I₂^*和第三交流端口電流幅值I₃^*；

步驟2、端口電流控制：根據(jù)第一交流端口電流幅值I₁^*、第二交流端口電流幅值I₂^*和第三交流端口電流幅值I₃^*和相位生成模塊的帶端口電流信號(hào)，并與采集電流作差，采用QPR控制生成第一交流端口電壓信號(hào)v_xyz^*、第二交流端口電壓信號(hào)v_rst^*和第三交流端口電壓信號(hào)v_uvw^*；

步驟3、中性點(diǎn)偏移電壓控制：根據(jù)功率平衡表達(dá)式求得中性點(diǎn)偏移電壓表達(dá)式：

其中，v_N1^*和v_N2^*為中性點(diǎn)偏移電壓，P_xyz為第一交流端口的有功功率，P_rst為第二交流端口的有功功率、P_uvw為第二交流端口的有功功率、Q_xyz為第一交流端口的無功功率、Q_rst為第一交流端口的無功功率、Q_uvw為第三交流端口的無功功率；k₁和k₂為比例參數(shù)；和是三組橋臂對(duì)應(yīng)的電容電壓均值；

中性點(diǎn)偏移電壓表達(dá)式與各端口電壓信號(hào)合成橋臂電壓信號(hào)；

步驟4、橋臂間均壓控制：各橋臂電容電壓均值與各組橋臂電壓均值作差，輸出偏差最大的一項(xiàng)作為PI控制的輸入，實(shí)現(xiàn)橋臂間的均壓，輸出橋臂電壓的調(diào)節(jié)量v_b147^*、v_b258^*、v_b369^*；

步驟5、橋臂內(nèi)均壓控制：通過微調(diào)橋臂電壓調(diào)制波以控制電容的充放電，保證橋臂內(nèi)電容均壓，輸出橋臂電壓的橋臂各模塊的調(diào)節(jié)值；

步驟6、各單元調(diào)制波與調(diào)節(jié)信號(hào)的疊加生成調(diào)制信號(hào)，采用水平載波移相實(shí)現(xiàn)橋臂內(nèi)調(diào)制信號(hào)的移相作為開關(guān)信號(hào)。