[发明专利]基于PAM+PWM级联多电平逆变器的SVG调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气技术领域，特别是一种基于PAM+PWM级联多电平逆变器的SVG调制方法。

背景技术

近年来，我国的电力工业发展迅速，大容量冲击性、干扰性负荷日益增多，对电力系统稳定、安全运行造成潜在威胁。而基于计算机控制的工业设备对电能质量又比较敏感，导致负荷侧对电能质量的要求越来越高。静止同步补偿器(SVG)通过对无功进行补偿，能够提高系统功率因数、减少功率损耗、提高供电质量。其中，级联SVG因功率容量大、开关频率低、输出谐波小、响应速度快等优点在高压大容量场合得到越来越广泛的应用。

级联SVG在调制方法上分为脉冲幅值调制(PAM)和脉冲宽度调制（PWM）。PAM调制是通过选取开关角度以减小低次谐波、使总谐波畸变率最小的调制方法。其开关器件工作于基频开关频率50Hz下，其开关损耗较小，但是通过实时调节开关角度来调整输出无功电压的幅值，存在着非线性方程组实时求解困难的问题，加之级联H桥数目较少时，输出电压谐波含量较大。PWM调制方法通过比较调制波与载波，控制开关器件通断，实现电压输出。但是PWM调制方法中，其开关器件工作于几百乃至上千赫兹的开关频率下，其开关损耗较大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于PAM+PWM级联多电平逆变器的SVG的调制方法，其特征在于，所述SVG的拓扑结构包括第一级联H桥、第二级联H桥、第三级联H桥、第四级联H桥和第五级联H桥，其中，第一级联H桥、第二级联H桥、第三级联H桥、第四级联H桥构成PAM单元，第五级联H桥与所述PAM单元构成PWM单元，其中，所述调制方法包括以下的步骤：

步骤S1：对于PAM单元进行PAM调节，通过基频优化PAM控制算法，使所述PAM单元输出的阶梯波逼近正弦波；

步骤S2：对于所述PWM单元进行PWM调节，通过跟踪型PWM控制技术对输出无功电流瞬时值进行反馈控制。

较佳地，所述的步骤S1中的基频优化算法进一步包括：

步骤S11：根据控制目标，定义最优目标函数：

步骤S12：采用迭代运算方法求解所述最优目标函数，得出各个级联H桥的开关角度；

步骤S13：将所述得出的各个级联H桥的开关角度用于各H桥开关器件的导通和关断。

较佳地，所述的步骤S12具体包括：

采用面积等效原理（面积等效原理为阶梯波一级的矩形面积等于所围的正弦波的面积）得到初始的开关角度，将初值代入进行迭代运算求解最优函数可以计算出所述各个级联H桥的开关角度。

较佳地，所述的步骤S1中进一步包括：对所述PAM单元直流侧采用脉冲轮换控制，使所述PAM单元直流侧电压在平均意义上相等，保证各H桥直流侧电压平衡。

较佳地，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：将所述PWM单元直流侧期望电压值与实际电压值相减，并经过PI调节构成电压外环；

步骤S22：将参考电流与装置输出电流相减，并经过PI调节后构成电流内环；

步骤S23：对系统电压与所述PAM单元输出电压之差作为PWM单元调制波的一部分，以补偿所述PAM单元输出的谐波；

步骤S24：将上述步骤所得的调制波进行标幺化，即除以所述PWM单元直流侧电压，以抑制直流侧电压的波动对控制响应的影响；

其中，参考电流是由参考无功电流和参考有功电流相加得到，参考有功电流可由电压外环输出得到。

由于采用上述的技术方案，使得本发明具有以下优点：

1.PAM工作于基频开关频率下其开关损耗较小；

2.PWM单元对PAM单元输出阶梯波中的谐波分量进行补偿，有效地降低了电压电流畸变率，提高装置输出电流的质量；

3.采用电流直接控制方法，其控制精度和响应速度有很大提高。

附图说明

图1为本发明的一个具体实施方式的基于PAM+PWM级联多电平逆变器的SVG调制方法流程图；

图2为本发明的一个具体实施方式的基于PAM+PWM级联多电平逆变器的SVG调制方法中的级联SVG的拓扑结构图；

图3为本发明的一个具体实施方式的基于PAM+PWM级联多电平逆变器的SVG调制方法中的PAM单元输出阶梯波合成图；

图4为本发明的一个具体实施方式的基于PAM+PWM级联多电平逆变器的SVG调制方法中的PWM单元控制原理图；