模块化多电平变流器低频运行的控制方法

摘要

一种模块化多电平变流器低频运行的控制方法，通过在桥臂电流共模分量与三相输出电压中同时加入高频交流分量，使得模块化多电平变流器的上、下桥臂内的模块直流电容充放电更加频繁，从而解决模块直流电容电压波动问题。所述的高频交流分量的幅值满足以下表达式：式中：表示交流侧电压中所需加入的高频分量幅值，表示桥臂电流共模分量中所需加入高频分量幅值，表示交流侧电压给定值，i_a交流侧电流的瞬时值。

主权项

一种模块化多电平变流器低频运行的控制方法，所述的控制方法通过在桥臂电流共模分量与三相输出电压中同时加入高频交流分量，使得模块化多电平变流器的上、下桥臂内的模块直流电容充放电更加频繁，从而解决模块直流电容电压波动问题；所述的高频交流分量的幅值满足以下表达式：$\tilde{U}\tilde{I}=\frac{1}{{2U}_e}[{U_e}^2-4{\left(u_a^{*}\right)}^2]i_a$式中：表示交流侧电压中所需加入的高频分量幅值，表示桥臂电流共模分量中所需加入高频分量幅值，U_e表示直流母线电压，表示交流侧电压给定值，i_a表示交流侧电流的瞬时值，其特征在于：所述的控制方法包括如下步骤：(1)测量每相上、下桥臂电流，计算交流侧电流的瞬时值i_a：i_a＝i_p‑i_n式中：i_p表示上桥臂电流，i_n表示下桥臂电流；(2)计算桥臂电流共模分量给定值i_e^*，桥臂电流共模分量给定值i_e^*的表达式为：i_e^*＝u_a^*i_a/U_e式中：U_e表示直流侧母线电压，u_a^*表示交流侧给定电压，i_a交流侧电流的瞬时值；(3)计算上桥臂及下桥臂各直流子模块电压之和的平均值，将上桥臂及下桥臂各直流子模块电压之和的平均值与直流母线电压值相减，将所得的差值送入PI调节器中，得到的结果作为桥臂电流共模分量的修正加入到桥臂电流共模分量的给定值中；(4)确定在模块化多电平变流器的三相输出电压中加入高频分量的幅值(5)计算在各相桥臂电流共模分量中所需加入高频分量的幅值$\tilde{I}=\frac{1}{2U_e\tilde{U}}[{U_e}^2-4{\left(u_a^{*}\right)}^2]i_a$式中：表示交流侧电压中所需加入的高频分量幅值，表示交流侧电压给定值，U_e表示直流母线电压，i_a表示交流侧电流的瞬时值；(6)计算上桥臂及下桥臂各直流子模块电压之和的差值，将此差值送入PI调节器中，得到的结果作为桥臂电流共模分量所需加入高频分量幅值的修正值，加入到各相桥臂电流共模分量中所需加入高频分量的幅值中；(7)确定加入高频分量的频率，并根据幅值和频率计算出所需加入桥臂电流共模分量中高频分量的瞬时值，并将其加入到桥臂电流共模分量的给定值中；(8)根据上桥臂电流i_p与下桥臂电流i_n计算出桥臂电流共模分量的实际值i_e，桥臂电流共模分量的实际值的表达式为：i_e＝(i_p+i_n)/2；(9)将桥臂电流共模分量的给定值和桥臂电流共模分量的实际值之差送入PI调节器中，得到的结果为桥臂电压的修正值Δ(u_n+u_p)；(10)根据模块化多电平变流器交流侧给定电压值、交流电压中所需加入的高频分量、直流母线电压以及桥臂电压修正值计算出上桥臂的给定电压和下桥臂的给定电压表达式为：$u_p^{*}=\frac{U_e}{2}-u_a^{*}-\tilde{U}\sin {\omega }_{0}t+0.5\times \Delta (u_n+u_p)$$u_n^{*}=\frac{U_e}{2}+u_a^{*}+\tilde{U}\sin {\omega }_{0}t+0.5\times \Delta (u_n+u_p)$(11)将步骤(10)得到的上桥臂及下桥臂给定电压送入调制算法中，得到模块化多电平变流器上桥臂及下桥臂各开关器件的控制信号，从而控制所述的上桥臂及下桥臂的各开关器件。