[發明專利]一種三相N模塊級聯式單向能流多電平變頻器及控制方法

有效

• 申請號: 202210745487.0
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN114977859B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 王聰;程紅;袁巍;趙志浩;丁冠華;蘇雄;宋浩楠;郝俊豪
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/493;H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種三相N模塊級聯式單向能流多電平變頻器，其特征在于，所述三相N模塊級聯式單向能流多電平變頻器由三個單相N模塊級聯式單向能流多電平變頻器組成，所述單相N模塊級聯式單向能流多電平變頻器由N個相同結構的單向能流M電平變頻器級聯構成，N大于等于2，M大于等于2，所述單向能流M電平變頻器整流級由二極管整流橋和飛跨電容型M電平Boost變換器構成，逆變級由二極管箝位型M電平逆變器構成，整流級輸出側和逆變級輸入側共用同一組直流側電容，所述三相N模塊級聯式單向能流多電平變頻器總電平數為(N*M-1)電平；

基于所述的一種三相N模塊級聯式單向能流多電平變頻器的控制方法，其特征在于，包括整流級控制和逆變級控制：

整流級控制：

步驟1：對每個模塊的所有直流側電容電壓采樣，得到每個模塊直流側電壓信號，對每個模塊直流側電壓求和，得到所有模塊直流側總電壓，對直流側總電壓求平均，得到各模塊直流側總電壓平均值，將各模塊直流側總電壓平均值與直流側電壓期望值作差送入PI調節器，得到每相維持直流側電壓穩定需要的電流期望；

步驟2：將每個模塊的直流側電壓與直流側電壓期望值作差送入PI調節器，得到每個模塊直流側電壓保持穩定需要的電流期望；

步驟3：對每個模塊中的飛跨電容電壓采樣，將每個模塊中每個飛跨電容電壓與期望電壓作差并送入PI調節器，得到穩定該飛跨電容電壓需要的額外電流期望；

步驟4：將步驟1中得到的電流期望和步驟2、步驟3中的電流期望分別相加并除以該相電網側電網電流的有效值，得到每個全控型器件對應的調制波；

步驟5：對全控型器件的載波信號進行移相，將每個全控型器件的調制波與載波相比較，獲取PWM脈沖信號；

步驟6：通過PWM脈沖信號控制整流器中各全控型器件的關斷與導通，進而實現對三相N模塊級聯式單向能流多電平變頻器整流級的調制；

逆變級控制：

逆變級通過載波層疊的調制方法產生每個全控型器件的PWM脈沖信號，每個單向能流M電平變頻器逆變級的兩橋臂調制波相差180度，同相不同模塊的調制波相同，同相不同模塊之間的載波信號從模塊1到模塊N依次移相180/N度。

2.如權利要求1所述的一種三相N模塊級聯式單向能流多電平變頻器，其特征在于，每個單向能流M電平變頻器由整流級和逆變級兩部分組成；

所述單向能流M電平變頻器整流級包括二極管整流橋、升壓電感L₁、均流電感L₂、環流抑制二極管D、飛跨電容型M電平Boost變換器；

所述升壓電感L₁一端連接所述二極管整流橋的正輸出端，所述升壓電感L₁另一端連接所述飛跨電容型M電平Boost變換器的正輸入端d；

所述均流電感L₂一端連接所述二極管整流橋的負輸出端，所述均流電感L₂另一端連接所述飛跨電容型M電平Boost變換器的負輸入端e；

所述環流抑制二極管D陽極連接所述飛跨電容型M電平Boost變換器直流輸出側負極，所述環流抑制二極管D陰極連接所述飛跨電容型M電平Boost變換器的負輸入端e，用于抑制模塊間的環流；

飛跨電容型M電平Boost變換器輸出側正極與輸出側負極即為整流級的直流輸出正端和直流輸出負端，此整流級兩個直流輸出端分別與逆變級的直流輸入正端和直流輸入負端相連；

所述單向能流M電平變頻器逆變級為二極管箝位型M電平逆變器，M大于等于2。