模块化多电平变流器桥臂间能量平衡控制方法

摘要

本发明提供了一种模块化多电平变流器桥臂间能量平衡控制方法，在现有控制系统输出调制信号中叠加桥臂间能量平衡控制分量，与现有控制策略和桥臂内电压平衡控制方法相结合，提高系统连接弱交流系统和传输功率波动工况下系统稳定性。控制方法中将上下桥臂间能量差值经PI调节器运算得到环流电流的幅值给定，利用PR调节器控制模块化多电平环流跟踪基频环流给定信号，PR调节器计算所得到平衡分量与原系统调制信号叠加，实现上下桥臂间能量平衡控制，有助于提高系统稳定性。

主权项

一种模块化多电平变流器桥臂间能量平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，计算桥臂电容储存能量，包括一个桥臂所有级联模块电容电压储存能量的加和；所述电容电压储存能量计算方法为：其中，W_C为一个电容电压存储能量，C为电容容量，U_dc为电容电压平均值；所述桥臂电容储存能量为N·W_C，其中N为一个桥臂级联模块个数，桥臂内所有模块电容电压一致；步骤2，基于PI调节器，计算桥臂电容储存能量平衡控制输出，包括以下步骤：步骤2.1，计算变流器上、下桥臂储存能量差的给定值W_{c_ref}与实际上、下桥臂能量差的实际反馈值N·W_C的误差信号ΔW_C；将误差信号ΔW_C送入PI调节器；步骤2.2，将误差信号ΔW_C作为PI调节器的输入，经过比例‑积分运算，PI调节器的输出为用于能量平衡的电流幅值给定信号I_{w_ref}；步骤3，基于PR调节器，计算电容储存能量平衡控制信号，包括以下步骤：步骤3.1，将能量平衡的电流幅值给定信号I_{w_ref}与电网相位信号相乘得到平衡控制所需电流的给定信号i_{w_ref}；i_{w_ref}＝I_{w_ref}·sinα，其中，α为电网相位角；步骤3.2，计算平衡控制所需电流的给定信号i_{w_ref}和环流电流i_cir的误差信号Δi_{w_cir}；所述环流电流为i_cir＝0.5·(i_up+i_down)，其中，i_up和i_down分别为变流器上桥臂和下桥臂的电流值；步骤3.3，将误差信号Δi_{w_cir}作为PR调节器的输入，经过比例‑谐振运算，PR调节器的输出为用于能量平衡的控制信号U_{w_ref}；步骤4，将三相分别计算得出的能量平衡控制信号U_{w_ref}与变流器原控制器输出控制信号U′_{ref_abc}相叠加得到变流器三相调制信号U_{ref_abc}。