[发明专利]一种三端口九边形模块化多电平变换器的环流抑制方法

权利要求书

1.一种三端口九边形模块化多电平变换器的环流抑制方法，该变换器包括两个低频风电系统、第一交流端口、第二交流端口和第三交流端口，九个首尾相连桥臂的九边形结构，每个桥臂包含n个H桥逆变模块和1个电感，n为≥1的正整数；九边形结构的九个顶点按顺时针依次为R、W、X、S、U、Y、T、V、Z，其中XYZ为第一交流端口，RST为第二交流端口，UVW为第三交流端口，第一交流端口与交流电网相连，第二交流端口、第三交流端口分别与两个低频风电系统相连；第一交流端口、第二交流端口、第三交流端口通过桥臂的H桥逆变模块进行有功和无功功率的交换，桥臂电流包括端口电流与环流，环流作为载体给H桥逆变模块提供充电电流；其特征在于：

将H桥逆变模块的充电电流作为九边形模块化多电平变换器的环流模型，九边形模块化多电平变换器环流包括有功环流与无功环流，有功环流为端口间功率传输的介质；无功环流使桥臂电流应力提升，且在桥臂电感上形成压降；该抑制方法通过补偿无功环流在电感产生的压降从而抑制环流中的低频分量；包括以下步骤：

步骤1、端口功率控制：实现三个端口的有功功率平衡；采集各子模块电容电压并取平均值v_{dc_ave}与给定电容电压参考值v_{dc_ref}，采用PI控制器实现平均值收敛，作为端口功率控制前端；端口功率控制输出第一交流端口的电流幅值指令；

步骤2、端口电流控制：根据第一交流端口、第二交流端口、第三交流端口的电流幅值与相位计算生成第一交流端口电流信号i_xyz^*、第二交流端口电流信号i_rst^*、第三交流端口电流信号i_uvw^*；第一交流端口、第二交流端口、第三交流端口的电流幅值与所采集的第一交流端口电流i_xyz、第二交流端口电流i_rst、第三交流端口电流i_uvw作差，作为QPR控制器的输入；跟踪各端口频率，分别生成第一交流端口电压信号v_xyz^*、第二交流端口电压信号v_rst^*、第三交流端口电压信号*

v_uvw；

步骤3、桥臂间均压控制：采集各桥臂内各子模块电容电压均值v_{dc_bi}，并与端口不同相相邻桥臂的电容电压均值作差，输出差值最大的两项，采用PI控制实现桥臂间的均压，生成中性点偏移电压v_N1^*,v_N2^*信号；则桥臂电压v_bi由端口电压信号与中性点偏移电压v_N1^*,v_N2^*组成；

步骤4、环流控制：根据桥臂电压v_bi与桥臂电流i_bi得到各桥臂的环流信号，根据桥臂电感上的压降公式求得在桥臂电感上的压降，作为桥臂电压的补偿信号，抑制环流中的低频成分；

步骤5、桥臂内均压控制：根据桥臂各单元的电容电压来调节调制波，间接控制电容的充放电时间，从而实现桥臂内均压控制，输出桥臂电压调节值Δv_bin。

2.根据权利要求1所述三端口九边形模块化多电平变换器的环流抑制方法，其特征在于：九边形模块化多电平变换器的环流模型为：

式中，分子v_bi*i_bi为桥臂功率，n为桥臂H桥逆变模块数，v_{dc_ref}是电容电压参考值，v_{dc_bi}是桥臂上n个电容电压的平均值；

桥臂电流表达式为：

i_bi＝i_bi^*+i_cbi (2)

式中，i_bi^*为端口电流，i_cbi为环流。