模块化多电平换流器的环流抑制方法

摘要

模块化多电平换流器的环流抑制方法，属于电力电子领域，本发明为解决现有多电平换流器适用范围有局限性的问题。本发明通过检测各子模块的电容电压，利用前馈控制使各子模块输出电压不受电容电压波动的影响，进而主动消除环流的发生源。同时利用反馈控制来进一步增加环流控制的精度，增强控制系统的稳定性。本方法能够实现环流的准确控制，降低换流器的损耗和功率器件的电流应力，减小子模块电容电压的波动幅度。并且本方法能够解决现有环流抑制技术无法适用于单相系统以及三相不对称系统的问题。

主权项

模块化多电平换流器的环流抑制方法，该方法涉及的模块化多电平换流器为单相模块化多电平换流器或三相模块化多电平换流器，单相模块化多电平换流器由两组上桥臂和两组下桥臂构成单相全桥结构，三相模块化多电平换流器由三组上桥臂和三组下桥臂构成三相全桥结构，每个上桥臂和每个下桥臂的结构相同，均由n个子模块和一个电感L串联构成，每个子模块由一个半桥功率单元和一组电容器C构成，半桥功率单元包括第一IGBT晶体管S1和第二IGBT晶体管S2；第一IGBT晶体管S1的集电极和电容C的一端相连；第一IGBT晶体管S1的发射极连接第二IGBT晶体管S2的集电极，连接点引出线作为子模块的正极端；第二IGBT晶体管S2的发射极和电容C的另一端相连，并作为子模块的负极端；第一IGBT晶体管S1和第二IGBT晶体管S2均为带反并联二极管的IGBT；其特征在于，模块化多电平换流器中每相的子模块调制方法相同，模块化多电平换流器的任意一相中共有2n个子模块，该方法包括以下步骤：步骤一、采集某一相中第i个子模块的电容电压u_{C_i},i＝1,2,...,2n，并通过低通滤波器得到第i个子模块电容电压的直流成分并按公式${\delta }_i\left(t\right)=\overline{u_{C\_i}}/u_{C\_i}$获取第i个子模块的修正因子δ_i(t)；步骤二、将该相中2n个子模块电容电压的直流成分求和，得到将其与该相总的电容电压给定指令U_C^*相减，其差值送入第一PI调节器，第一PI调节器输出环流反馈控制的给定指令步骤三、采集该相的上桥臂电流i_p和下桥臂电流i_n，并根据公式i_D＝(i_p+i_n)/2获取该相的环流i_D；步骤四、将步骤三获取的环流i_D与环流反馈控制的给定指令做减法，其差值送入第二PI调节器进行调整，第二PI调节器输出参考信号微调指令△u；步骤五、按公式u_r＝u_s+△u获取修正前调制信号u_r，其中，u_s为电压参考信号；步骤六、令修正前调制信号u_r与第i个子模块的修正因子δ_i(t)相乘后得到第i个子模块进行PWM调制的预调制信号u'_{r_i}，由PWM调制器进行PWM调制，生成第i个子模块的开关信号，对模块化多电平换流器的环流进行抑制。