[發(fā)明專利]模塊化多電平換流器的載波混合脈寬調(diào)制策略控制方法

在審

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• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114865935A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊興武;丁青杰;王雅妮;徐常天;王江;鮑一鳴;張亞楠;劉春;薛花
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電力大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387;H02M7/5395
• 代理公司: 南京禹為知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 張永強

本發(fā)明公開了模塊化多電平換流器的載波混合脈寬調(diào)制策略控制方法，其包括以下步驟，通過與參考信號的比對得到MMC子模塊觸發(fā)脈沖信號；基于CCSC技術(shù)基礎(chǔ)之上，對載波信號進行調(diào)整；所述參考信號的獲取方法包括，MMC通過功率內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)以及環(huán)流抑制環(huán)得到各個橋臂上的參考電壓；其次參考電壓乘上比例系數(shù)后，與所提出的新型載波混合脈寬載波進行比較，得到脈沖信號。本發(fā)明根據(jù)載波的特點，通過對理論的仿真，在調(diào)制波為理想正弦波的情況下，相較于載波層疊技術(shù)，MMC子模塊電容電壓的紋波更小；相較于載波移相技術(shù)，MMC的開關(guān)頻率更小，開關(guān)損耗更小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是模塊化多電平換流器的載波混合脈寬調(diào)制策略控制方法。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電能的消耗在不斷的增加，能源問題日漸突出，這促使著人們往更加清潔高效的可再生能源方向發(fā)展，但是例如風能，太陽能等再生能源一般地處偏遠或需要占據(jù)較大地理空間，發(fā)展有著較大的局限性，因此如何將這些新能源通過穩(wěn)定可靠的電路拓撲并網(wǎng)到輸配電網(wǎng)絡(luò)上成為了當今研究的重點課題。在眾多的變換器中，模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)因為具備高度模塊化、開關(guān)頻率地、輸出諧波含量低等優(yōu)點，尤其是在高壓直流輸電、可再生能源并網(wǎng)等領(lǐng)域已得到了國內(nèi)外學術(shù)界的廣泛關(guān)注。

調(diào)制技術(shù)作為MMC工作的基礎(chǔ)，承擔著將調(diào)制信號轉(zhuǎn)化為子模塊上IGBT 的開關(guān)信號的任務(wù)，直接影響變換器運行情況以及電容電壓的平衡控制。目前，在已有的文獻中MMC的調(diào)制方式主要有兩種，即最近電平逼近調(diào)制(nearest level modulation，NLM)以及基于多載波的脈寬調(diào)制。在基于多載波的脈寬調(diào)制技術(shù)中，根據(jù)載波分布的形式又分為載波移相脈寬調(diào)制(carrier phase-shifted pulse width modulation，CPS-PWM)以及載波層疊脈寬調(diào)制(carrier level-shifted pulse width modulation，CLS-PWM)。最近電平逼近調(diào)制是通過計算每個時刻需投入的子模塊數(shù)量來逼近調(diào)制波，比較適合子模塊數(shù)量較大的場合。而基于多載波的脈寬調(diào)制技術(shù)在子模塊數(shù)量較少的場景下，相較于最近電平逼近調(diào)制更具有優(yōu)勢。在使用載波移相調(diào)制時，各個子模塊的觸發(fā)脈沖接近且開關(guān)頻率一致，因此功率分配對比基于多載波的脈寬調(diào)制方法更加均衡，子模塊的電容電壓紋波幅值更小。但由于載波幅值總大于或等于調(diào)制波幅值，因此相比于基于多載波的脈寬調(diào)制技術(shù)，載波移相調(diào)制的開關(guān)頻率更大，開關(guān)損耗也大于基于多載波的脈寬調(diào)制的方法。在載波層疊調(diào)制技術(shù)中，針對子模塊電容電壓紋波，提出了多種改進的方法，其實質(zhì)都是在不改變原有占空比的前提下，將不同子模塊的觸發(fā)脈沖進行更為均勻的重新分配，從而達到子模塊電壓均衡的效果。

在載波形式中現(xiàn)有的兩種主流的形式上，開關(guān)頻率和子模塊電容電壓有著比較明顯的差異，兩者呈現(xiàn)一種對立的局面，因此提出一種新型的載波形式，在這兩種方法中研究一種方法權(quán)衡兩種因素，為調(diào)制方法提出更多的參考和選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，如何降低MMC子模塊開關(guān)頻率，減少子模塊電容電壓的紋波。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：模塊化多電平換流器的載波混合脈寬調(diào)制策略控制方法，其包括以下步驟，

通過與參考信號的比對得到MMC子模塊觸發(fā)脈沖信號；

基于CCSC技術(shù)基礎(chǔ)之上，對載波信號進行調(diào)整。

作為本發(fā)明所述模塊化多電平換流器的載波混合脈寬調(diào)制策略控制方法的優(yōu)選方案，其中：所述參考信號的獲取方法包括，