一种模块化多电平换流器的桥臂瞬时电流直接控制方法

摘要

本发明涉及一种模块化多电平换流器的桥臂瞬时电流直接控制方法，属于电力电子装置控制技术领域，该方法包括采集和获取控制所需要的数据，用获取的各电流参考值计算出桥臂电流参考值，用桥臂电感值、控制周期、计算得到的桥臂电流参考值和测得的桥臂电流值，计算出桥臂电感电压参考值；用得到的交流端口电压参考值、直流端口电压参考值和得到的桥臂电感电压参考值计算出桥臂输出电压参考值；用计算得到的桥臂输出电压参考值和测得的桥臂总电容电压计算得到各桥臂调制参考波；将生成的调制参考波送至阀触发脉冲调制器，以对桥臂瞬时电流进行直接控制。该方法控制响应速度快并且不受暂态过程影响；保证换流器不会出现桥臂过流，也不会出现电容过压。

主权项

一种模块化多电平换流器的桥臂瞬时电流直接控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：以T_s秒为控制周期对多电平换流器的桥臂瞬时电流进行直接控制，每次控制时执行1)～5)的步骤；1)采集和获取控制所需要的数据，包括：1‑1)测量换流器六个桥臂的电流i_au、i_al、i_bu、i_bl、i_cu、i_cl和六个桥臂的总电容电压v_aucap、v_alcap、v_bucap、v_blcap、v_cucap、v_clcap；从外环控制器获取内部环流参考值i_{acir_r}、i_{bcir_r}；1‑2)当换流器的交流端口控制处于电流控制模式时，测量得到交流端口电压v_a、v_b、v_c作为交流端口电压参考值v_{a_r}、v_{b_r}、v_{c_r}，从外环控制器获取交流端口电流参考值i_{a_r}、i_{b_r}、i_{c_r}；当交流端口控制处于电压控制模式时，从外环控制器获取交流端口电压参考值v_{a_r}、v_{b_r}、v_{c_r}，按照公式(1)计算交流端口电流参考值；$\left.\begin{array}{c}{i}_{a\_r}=i_{\mathrm{al}}-i_{\mathrm{au}}\\ i_{b\_r}=i_{\mathrm{bl}}-i_{\mathrm{bu}}\\ i_{c\_r}=i_{\mathrm{cl}}-i_{\mathrm{cu}}\end{array}\right\}---\left(1\right)$在各电气量符号后加_r后缀表示这一电气量的控制参考值，如式中i_a表示交流端口A相电流瞬时值，则i_{a_r}表示交流端口A相电流参考值，依此类推；1‑3)当换流器的直流端口控制处于电流控制模式时，测量得到直流端口电压v_dc作为直流端口电压参考值v_{dc_r}，从外环控制器获取直流端口电流参考值i_{dc_r}；当直流端口控制处于电压控制模式时，从外环控制器获取直流端口电压参考值v_{dc_r}，按照公式(2)计算直流端口电流参考值；i_{dc_r}＝i_au+i_bu+i_cu (2)2)用步骤1)中获取的各电流参考值按照关系式(3)计算出桥臂电流参考值i_{au_r}、i_{al_r}、i_{bu_r}、i_{bl_r}、i_{cu_r}、i_{cl_r}：$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{au}\_r}\\ i_{\mathrm{al}\_r}\\ i_{\mathrm{bu}\_r}\\ i_{\mathrm{bl}\_r}\\ i_{\mathrm{cu}\_r}\\ i_{\mathrm{cl}\_r}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}-0.5& 0& 0& 1/3& 1& 0\\ 0.5& 0& 0& 1/3& 1& 0\\ 0& -0.5& 0& 1/3& 0& 1\\ 0& 0.5& 0& 1/3& 0& 1\\ 0& 0& -0.5& 1/3& -1& -1\\ 0& 0& 0.5& 1/3& -1& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{a\_r}\\ i_{b\_r}\\ i_{c\_r}\\ i_{\mathrm{dc}\_r}\\ i_{\mathrm{acir}\_r}\\ i_{\mathrm{bcir}\_r}\end{array}\right]---\left(3\right)$3)用桥臂电感值L_arm、控制周期T_s、步骤2)计算得到的桥臂电流参考值和步骤1)测得的桥臂电流值，按照公式(4)计算出桥臂电感电压参考值：$\left.\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{aul}\_r}=\frac{L_{\mathrm{arm}}}{T_s}(i_{\mathrm{au}\_r}-i_{\mathrm{au}})\\ v_{\mathrm{all}\_r}=\frac{L_{\mathrm{arm}}}{T_s}(i_{\mathrm{al}\_r}-i_{\mathrm{al}})\\ v_{\mathrm{bul}\_r}=\frac{L_{\mathrm{arm}}}{T_s}(i_{\mathrm{bu}\_r}-i_{\mathrm{bu}})\\ v_{\mathrm{bll}\_r}=\frac{L_{\mathrm{arm}}}{T_s}(i_{\mathrm{bl}\_r}-i_{\mathrm{bl}})\\ v_{\mathrm{cul}\_r}=\frac{L_{\mathrm{arm}}}{T_s}(i_{\mathrm{cu}\_r}-i_{\mathrm{cu}})\\ v_{\mathrm{cll}\_r}=\frac{L_{\mathrm{arm}}}{T_s}(i_{\mathrm{cl}\_r}-i_{\mathrm{cl}})\end{array}\right\}---\left(4\right)$4)用步骤1)得到的交流端口电压参考值、直流端口电压参考值和步骤3)得到的桥臂电感电压参考值按照公式(5)计算出桥臂输出电压参考值：$\left.\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{au}\_r}=0.5v_{\mathrm{dc}\_r}-v_{\mathrm{aul}\_r}-v_{a\_r}\\ v_{\mathrm{al}\_r}=0.5v_{\mathrm{dc}\_r}-v_{\mathrm{all}\_r}+v_{a\_r}\\ v_{\mathrm{bu}\_r}=0.5v_{\mathrm{dc}\_r}-v_{\mathrm{bul}\_r}-v_{b\_r}\\ v_{\mathrm{bl}\_r}=0.5v_{\mathrm{dc}\_r}-v_{\mathrm{bll}\_r}+v_{b\_r}\\ v_{\mathrm{cu}\_r}=0.5v_{\mathrm{dc}\_r}-v_{\mathrm{cul}\_r}-v_{c\_r}\\ v_{\mathrm{cl}\_r}=0.5v_{\mathrm{dc}\_r}-v_{\mathrm{cll}\_r}+v_{c\_r}\end{array}\right\}---\left(5\right)$5)用步骤4)计算得到的桥臂输出电压参考值和步骤1)测得的桥臂总电容电压按照公式(6)计算得到各桥臂调制参考波：$\left.\begin{array}{c}{d}_{\mathrm{au}}=v_{\mathrm{au}\_r}/v_{\mathrm{aucap}}\\ d_{\mathrm{al}}=v_{\mathrm{al}\_r}/v_{\mathrm{alcap}}\\ d_{\mathrm{bu}}=v_{\mathrm{bu}\_r}/v_{\mathrm{bucap}}\\ d_{\mathrm{bl}}=v_{\mathrm{bl}\_r}/v_{\mathrm{blcap}}\\ d_{\mathrm{cu}}=v_{\mathrm{cu}\_r}/v_{\mathrm{cucap}}\\ d_{\mathrm{cl}}=v_{\mathrm{cl}\_r}/v_{\mathrm{clcap}}\end{array}\right\}---\left(6\right)$将生成的调制参考波送至阀触发脉冲调制器，以对桥臂瞬时电流进行直接控制。