[发明专利]基于工频固定开关频率模块化多电平变流器的控制方法

摘要

本发明公开了一种基于工频固定开关频率模块化多电平变流器的控制方法，通过周期性对脉冲波形进行移位的调制策略，从而确定了每组四个脉冲波形参数的特征，进而参考最近电平调制策略确定脉冲波形参数的具体值，并运用脉冲波形参数矢量形式，根据有功能量均分的原则对脉冲波形参数进行微调，编制成脉冲波形参数表，在保证电压谐波总畸变率的条件下，实现模块吸收功率自动平衡。通过检测电网电压与电流实际值确定调制比，根据调制比查表得到脉冲波形参数，进而由相应原则和子模块级联数目大小对脉冲波形进行周期性移位得到无电容电压控制时子模块开关信号，实现了对基于工频固定开关频率模块化多电平变流器的控制，为工程应用提供了很好的参考价值。

主权项

1.一种基于工频固定开关频率模块化多电平变流器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1）、编制脉冲波形初始参数表：1.1、根据一个工频周期内脉冲波形的特征，设定表示该脉冲波形的一组参数为(γ_k,w_k)，其中，γ_k为脉冲波形中心点位置，w_k为半脉冲波形宽度；1.2、将模块化多电平变流器每个桥臂的子模块分成若干组，每组中含有四个子模块，且设每组中的脉冲波形包括s_k1，s_k2，s_k3，s_k4，其参数分别为(γ_k,w_k)，(-γ_k,π-w_k)，(-γ_k,w_k)，(γ_k,π-w_k)；1.3、设定调制比m，将所设定的调制比m代入下列关系式，得到所设定的调制比m下的脉冲波形初始参数γ_k'、w_k'：swi=arccos[1m-2N·m(i-0.5)]---(1)]]>rk′=swk+swk+N/4+π2---(2)]]>wk′=swk+π-swk+N/42---(3)]]>其中i=1，2……，（N/2），N为每个桥臂子模块个数，k=1,2,……,N/4，sw_i为脉冲波形起始时刻值；1.4、根据步骤1.3中公式（1）（2）（3），令调制比m取不同的值，得到相应调制比下每组脉冲波形的初始参数(r_k',w_k')，将调制比m与相应调制比下每组脉冲波形的初始参数(r_k',w_k')编制成脉冲波形初始参数表；2）、脉冲波形初始参数表微调：2.1、建立二维坐标平面图，将脉冲波形初始参数表中每组脉冲波形的初始参数(r_k',w_k')以矢量的形式映射到二维坐标平面上；2.2、根据模块化多电平变流器级联子模块的数目，对脉冲波形初始参数(r_k',w_k')进行微调，得到脉冲波形参数(r_k,w_k)；2.3、将经过步骤2.2微调后所得到的脉冲波形参数(r_k,w_k)，编制成脉冲波形参数表；3）、无电容电压控制时子模块开关信号的确定：3.1、检测模块化多电平变流器交流侧的三相电流i_a,i_b,i_c，将三相电流i_a,i_b,i_c进行三相静止坐标系到两相旋转坐标系的运算，运算后得到有功电流实际值i_d和无功电流实际值i_q；3.2、将有功电流指令值i_d^*和有功电流实际值i_d以及无功电流指令i_q^*和无功电流实际值i_q分别输入到基于dq解耦控制的电流内环的d轴和q轴上；3.3、获取基于dq解耦控制的电流内环输出的有功电压指令v_id^*和无功电压指令v_iq^*，并根据有功电压指令v_id^*和无功电压指令v_iq^*得到调制比m以及电网电压和变流器交流输出电压的相位差δ；3.4、根据步骤3.3中生成的调制比m，通过查询脉冲波形参数表得到该调制比下的一组脉冲波形参数(r_k,w_k)；3.5、利用锁相环检测出当前时刻电网电压相位θ_PLL，将其与步骤3.3中所得到的相位差δ相加，得到当前时刻变流器输出交流电压相位θ_ph,x；3.6、根据步骤3.4和步骤3.5所得脉冲波形参数和变流器输出交流电压相位θ_ph,x，得到进行移位前的子模块脉冲波形信号其中，ph=a,b,c;x=u,l;i=1,2,...,N，a，b，c为检测模块化多电平变流器交流侧的三相，u为模块化多电平变流器的上桥臂，l为模块化多电平变流器的下桥臂；3.7、将步骤3.6中生成的脉冲波形信号进行周期性移位，生成无电容电压控制时各子模块开关信号。