[发明专利]一种基于H桥模块的多电平变换器电容电压均压方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于H桥模块的多电平变换器电容电压均压方法。

背景技术

基于级联H桥的多电平变换器由于其输出电平多，谐波特性好，不经过变压器直接接入中高压电网等优点，广泛应用于中高压驱动，交交变频，新能源接入，电池储能、无功补偿等领域；其H桥模块直流侧多为电容，维持各H桥模块直流侧电容电压平衡是控制的关键；目前基于H桥模块的多电平变换器的电容电压平衡控制多基于载波移相调制技术，在调制波中直接叠加一个用于调节模块直流侧电压的有功分量，但此方法的调节范围有限，且对控制参数要求高；基于电压排序的平衡控制方法多应用于半桥结构的多电平变换器，由于半桥结构的模块输出只有两个状态：{1,0}，选择开关动作模块简单，但H桥结构的模块输出有三个状态：{1,0,-1}；其状态选择较复杂，若只将其分成两个状态，按照排序法选择开关动作模块并没有考虑模块电容电压的变化趋势，其结果不一定是最优解。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于H桥模块的多电平变换器电容电压均压方法，实现各H桥模块电容电压的平衡控制，维持变换器正常工作。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于H桥模块的多电平变换器电容电压均压方法，包括以下步骤：

1)检测N个H桥模块直流侧电容电压的瞬时值，存入数组u_dc[N]，N个H桥模块的序号和当前控制周期的输出状态分别存入数组N_u[N]、M[N]；对u_dc[N]中的元素进行由小到大排序，使得同H桥模块的序号、输出状态、电容电压瞬时值依次对应；

2)采用闭环控制方法计算出下一控制周期多电平变换器输出状态需要的状态增量；

3)根据上述步骤2)得到的状态增量和多电平变换器并网电流极性选择满足输出增量要求的H桥模块作为预测模块；

4)建立电容电压平衡指标函数，根据电容电压状态方程预测下一周期各H桥模块电容电压值，并计算所述平衡指标函数；

5)选择使电容电压平衡指标函数值最小的H桥模块作为动作模块，在下一控制周期输出需要的电平。

所述步骤1)中，第i个H桥模块当前控制周期的输出状态H_i的计算公式如下：

H_i＝M_2i-1-M_2i；

其中，M_2i-1为第i个H桥模块左桥臂开关状态；M_2i为第i个H桥模块右桥臂开关状态。

所述步骤2)中，下一控制周期多电平变换器输出状态需要的状态增量△Q计算公式如下：

ΔQ=1Q(k+1)>Q(k)0Q(k+1)=Q(k)-1Q(k+1)<Q(k);]]>

其中，Q(k+1)为下一控制周期多电平变换器所需输出状态；Q(k)为当前控制周期多电平变换器输出状态。