[发明专利]一种基于谐振滤波电路的模块化多电平换流器低频控制方法

摘要

本发明公开了一种基于谐振滤波电路的模块化多电平换流器低频控制方法，包括换流器谐振滤波电路参数设计和低频控制方法两部分。通过参数设计，使相间等效阻抗同时工作在二倍频并联谐振与高频串联谐振状态，系统低频工况时，在抑制幅值二倍频环流的同时，还能使换流器在较小的高频环流控制电压下产生很高的高频环流。利用电容电压的波动与流经电容的电流频率成反比的原理，通过控制相间的高频环流，使其与输出电压中叠加的高频零序电压相作用，抵消引起电容电压波动的基频电流，以降低子模块电容电压的波动程度。本发明使叠加高频环流与高频零序电压进行子模块电容电压的波动抑制的方法变得实用，有利于系统直流侧电压的稳定。

主权项

一种基于谐振滤波电路的模块化多电平换流器低频控制方法，谐振滤波电路包括两个滤波电感、一个滤波电容，两个滤波电感串联后与所述滤波电容并联，两个滤波电感互相连接的一端接交流侧，两个滤波电感与滤波电容相连接的一端分别接换流器上、下桥臂的桥臂电感；其特征在于，包括以下步骤：1)设定谐振滤波电路并联谐振频率为2ω₀、串联谐振频率为nω₀，其中5≤n≤20，ω₀为换流器低频运行的基波频率；2)根据步骤1)中的并联谐振频率与串联谐振频率，设计谐振滤波电路参数；3)对基波调制度m大小进行判断，设定三次零序电压控制模式SW的取值与高频零序电压调制度的取值；4)根据步骤3)中SW的取值，计算得到需要叠加的高频零序电压指令u_xh1；$\left\{\begin{array}{cc}{u}_{\mathrm{xh}1}=\frac{(1.0-m)U_d\sin \left[(n+1){\mathrm{\ω}}_{0}t\right]}{2},& \mathrm{SW}=0\\ u_{\mathrm{xh}1}=\frac{(1.1-m)U_d\sin \left[(n+1){\mathrm{\ω}}_{0}t\right]}{2},& \mathrm{SW}=1\end{array}\right.;$式中，U_d为换流器直流侧电压；t为换流器的运行时间；5)根据步骤4)中的高频零序电压指令u_xh1，计算得到需要叠加的高频环流指令i_xh2ref；式中，I_m为换流器输出电流幅值，为功率因数角；6)对换流器上、下桥臂电流i_xp、i_xn求和后乘以0.5，获得x相桥臂环流i_xcir，桥臂环流i_xcir经过G₁(s)信号处理后，获得x相桥臂环流的直流分量I_xcir，将桥臂环流i_xcir与其直流分量I_xcir相减得到x相桥臂环流的交流分量i_xh2，该交流分量i_xh2与所述高频环流指令i_xh2ref作差后的差值经过G₂(s)信号处理，得到叠加在换流器上、下桥臂的高频环流控制电压u_xh2；x＝a、b、c；7)所述换流器直流侧电压U_d与所述基波输出电压参考值u_xoref作差后，所述差值减去三次零序电压u_x3和高频零序电压u_xh1后，所得结果乘以0.5，获得换流器上桥臂输出电压u_xp，将u_xp与高频环流控制电压u_xh2相加得到换流器上桥臂输出电压参考值u_xpref，将u_xpref除以直流侧电压U_d后获得换流器上桥臂投入系数n_xp，同理得到下桥臂投入系数n_xn；8)将步骤7)中得到的换流器上、下桥臂投入系数n_xp与n_xn进行载波移相调制后，得到换流器上、下桥臂各功率开关的开关状态S_xj。