[發明專利]一種適用于隔離型MMDC的THD優化調制控制方法、系統及設備

在審

• 申請號: 202310765352.5
• 申請日: 2023-06-27
• 公開（公告）號: CN116613973A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 鄧富金;耿佳豪
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M3/335;H02M1/08
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 孫艷敏

本發明公開了一種適用于隔離型MMDC的THD優化調制控制方法、系統及設備，涉及DC/DC變換器技術領域。本發明通過接收輸入電壓參考值Usubgt;in/subgt;*與實際輸入電壓Usubgt;in/subgt;數據，將輸入電壓參考值Usubgt;in/subgt;*與實際輸入電壓Usubgt;in/subgt;作差，并將差值經過PI控制器輸出調制度m；根據調制度m、最優開關角αsubgt;m/subgt;和過渡時間Tsubgt;t/subgt;，計算得到j相上、下橋臂調制波ysubgt;ju/subgt;、ysubgt;jl/subgt;，并根據得到的上、下橋臂調制波ysubgt;ju/subgt;、ysubgt;jl/subgt;，計算得到j相上、下橋臂所要投入的子模塊數目Nsubgt;ju/subgt;，Nsubgt;jl/subgt;；接收上、下橋臂每個子模塊的電容電壓數據，對子模塊電容電壓數據進行排序獲得每個子模塊的投切狀態，依據投切狀態生成每個子模塊開關管的驅動信號。本發明在減小變壓器諧波損耗的同時保持較高的直流電壓利用率，有效提高了變換器效率。

技術領域

本發明涉及DC/DC變換器技術領域，具體為一種適用于隔離型MMDC的THD優化調制控制方法、系統及設備。

背景技術

模塊化多電平直流/直流變換器(Modularmultilevel?DC/DC?converter,MMDC)因具有模塊化程度高、耐壓能力強等優勢成為近年來DC/DC變換器的研究熱點；MMDC可分為隔離型和非隔離型兩類，其中隔離型MMDC控制系統較為成熟，具有拓展性強、功率等級高等優點，且能夠有效隔離故障，使系統安全穩定可靠運行，適用于海上風電直流匯集組網。

調制策略是實現MMDC正常運行的基礎，按照所合成參考電壓的具體形態進行分類，MMDC的調制可分為正弦波調制、方波調制和準兩電平調制。正弦波調制以提高交流側波形質量為主要目的，但是MMDC中的交流側僅作為中間環節，并不需要輸出工頻正弦波；而方波調制則可有效提升直流電壓利用率和功率傳輸能力,但是方波調制的電壓變化率dv/dt很大，且方波電壓存在大量諧波會降低變換器效率；準兩電平調制不僅具有方波調制的優勢，且有效減小了電壓變化率dv/dt，但其交流側電壓電流中存在大量的高次諧波，額外增加了變壓器的損耗，為此，我們提出一種適用于隔離型MMDC的THD優化調制控制方法、系統及設備。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于隔離型MMDC的THD優化調制控制方法、系統及設備，通過改變調制波開關角可以實現降低變壓器一次側電壓電流THD，從而降低變壓器諧波損耗，并且具有較高的直流電壓利用率。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種適用于隔離型MMDC的THD優化調制控制方法，包括以下步驟：

接收輸入電壓參考值U_in*與實際輸入電壓U_in數據，將輸入電壓參考值U_in*與實際輸入電壓U_in作差，并將差值經過PI控制器輸出調制度m；

根據調制度m、最優開關角α_m和過渡時間T_t，計算得到j相上、下橋臂調制波y_ju、y_jl，并根據得到的上、下橋臂調制波y_ju、y_jl，計算得到j相上、下橋臂所要投入的子模塊數目N_ju，N_jl；

接收上、下橋臂每個子模塊的電容電壓數據，對子模塊電容電壓數據進行升序排序獲得每個子模塊的投切狀態，依據投切狀態生成每個子模塊開關管的驅動信號。

進一步的，所述最優開關角α_m的計算過程如下：

①對調制波v_(t)進行傅里葉級數展開：