[发明专利]一种柔性直流换流站的脉宽调制优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性输配电和电力电子领域，特别涉及一种柔性直流换电站的脉宽调制优化方法。

背景技术

柔性直流输配电技术正在迅速发展，国内外电网中已有多项工程应用。对于采用两电平和三电平的换流站，为了减少输出的谐波，往往需要较高的开关频率，工程中一般不低于1kHz。较高的开关频率，会导致较大的开关损耗，降低换流站运行效率。因此，如何优化开关器件的脉宽调制方法，从而在较低开关频率下仍能得到良好的输出波形，始终是换流站关心的重点问题。

典型的脉宽调制方法有正弦调制、空间矢量调制和特定消谐调制。其中，特定消谐方法是通过调整开关时刻，来消除特定次数的谐波。通过优化这些开关时刻，则可以使得换流站以更低的开关频率运行。与特定消谐调制方法相比，要达到相同的谐波性能，正弦调制和空间矢量调制的载波频率较高，使得换流器开关损耗较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种柔性直流换电站的脉宽调制优化方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种柔性直流换电站的脉宽调制优化方法，包含以下顺序的步骤：

S1.在三相桥中，令各桥臂采用不同的开关时刻，从而构成12个独立的方程；

S2.写出三相桥输出电压的傅立叶级数，其中含有12个变量，即上述的12个开关时刻；

S3.取出步骤S2中表达式中的各次谐波次数，在5、7、11、13、17次谐波上的系数为0，而基波的系数为给定值，建立非线性方程组；

S4.求解所有方程，计算出12个开关时刻；

S5.建立开关时刻优化模型，其目标函数以三相桥输出电压的17次及以下谐波幅值的平方和最小；约束条件如下：开关时刻具有合理性，以升序排列，且相邻时刻之间的时间差不小于8μs；

S7.在步骤S5的优化模型和约束条件下，以步骤S4求解得到的开关时刻为初值，重新求解步骤S3中的非线性方程组，则得到可用的开关时刻即优化后的开关时刻；

S8.通过优化后的开关时刻，换流站以较低的开关频率运行且能得到良好的输出波形。

所述的换流站，其输出电压为奇函数且1/4周波对称。

步骤S1或S2中，所述的三相桥的拓包含6只IGBT，即T1、T2、T3、T4、T5、T6，其中T1和T2串联，连接点引出交流端子A；T3和T4串联，连接点引出交流端子B；T5和T6串联，连接点引出交流端子C；还包含直流侧的电容器C1、C2，C1、C2串联，中点接地；T1、T3、T4的集电极与C1的正极并联，T2、T4、T6的发射极与C2的负极并联。

本发明的工作原理如下：

如果周期函数f(x)以2π为周期，且f(x)满足狄里赫利条件，则在选定适当的系数后，可将f(x)精确地表示为

f(x)=a0+Σk=1∞(akcoskx+bksinkx)---(1-1)]]>

设直流分量a₀＝0，对于周期[0,2π]式中各系数可确定为