[发明专利]一种模块化多电平变流器的五级子模块电容电压平衡控制方法

摘要

本发明提供了一种模块化多电平变流器的五级子模块电容电压平衡控制方法，在现有控制方法上叠加额外的桥臂间能量平衡控制分量，与现有桥臂内电压平衡控制方法相结合，适用于半桥子模块、全桥子模块和混合子模块多电平电路。五级子模块电容电压平衡控制方法分别包括第一级单个子模块电容电压闭环反馈控制、第二级半桥臂电容电压闭环反馈控制、第三级全桥臂电容电压闭环反馈控制、第四级两桥臂间电容电压闭环反馈控制和第五级三相三桥臂间电容电压闭环反馈控制。发明的控制方法有助于提高系统在不同负载工况下的稳定性，改善直流输电系统电容电压的电能质量，降低模块化多电平输电系统的投资成本，提高子模块电容电压的稳定性和可靠性。

主权项

1.一种模块化多电平变流器的五级子模块电容电压平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)第一级单个子模块电容电压闭环反馈控制：选择每个子模块的电容电压作为控制对象，利用子模块参考电压值Vref减去每个子模块的实际电容电压值vcij，得到电压偏差eij，其中i＝a，b，c，j＝1，2……2n；eij经过PI控制器调节和上下桥臂电流方向选择函数signal(ipi，ini)的处理后，得到的输出值作为PWM发生模块的一个控制参量，完成第一级单个子模块电容电压闭环反馈控制；其中，signal(ipi，ini)中的p，n分别代表上桥臂和下桥臂，当桥臂电流流入变流器时，signal(ipi，ini)的取值为1，反之为‑1；(2)第二级半桥臂电容电压闭环反馈控制：选择上桥臂和下桥臂的子模块电容电压平均值作为反馈控制的输入量，将上桥臂各子模块电容电压vcik和下桥臂各子模块电容电压vcil分别取平均值得到vcip和vcin，其中i＝a，b，c，k＝1，2……n，l＝n+1，n+2……2n；用vcin减去vcip得到电压偏差ecipn，ecipn经过PI控制器调节和上下桥臂电流方向选择函数signal(ipi，ini)的处理后，得到的输出值作为PWM发生模块的一个控制参量，完成第二级半桥臂电容电压闭环反馈控制；(3)第三级全桥臂电容电压闭环反馈控制：选择全桥臂2n个子模块电容电压vcij求取平均值vci，其中i＝a，b，c，j＝1，2……2n，用参考电压值Vref减去vci得到电压偏差eci，eci通过PI控制器调节，得到输出值ici，用上下桥臂电流平均值1/2(ipi+ini)减去ici得到电流偏差值，将该电流偏差值送入PI控制器进行调节，得到的输出值作为PWM发生模块的一个控制参量，完成第三级全桥臂电容电压闭环反馈控制；(4)第四级两桥臂间电容电压闭环反馈控制：选择a相和b相两桥臂4n个子模块电容电压vca1、vca2……vca2n和vcb1、vcb2……vcb2n分别求取平均值vca和vcb，用vcb减去vca得到电压偏差ecba；选择b相和c相两桥臂4n个子模块电容电压vcb1、vcb2……vcb2n和vcc1、vcc2……vcc2n分别求取平均值vcb和vcc，用vcc减去vcb得到电压偏差eccb；选择c相和a相两桥臂4n个子模块电容电压vcc1、vcc2……vcc2n和vca1、vca2……vca2n分别求取平均值vcc和vca，用vca减去vcc得到电压偏差ecac；ecba、eccb和ecac通过PI控制器进行调节，输出值作为PWM发生模块的控制参量，完成第四级两桥臂间电容电压闭环反馈控制；(5)第五级三相三桥臂间电容电压闭环反馈控制：选择a、b、c三相三桥臂6n个子模块电容电压vca1、vca2……vca2n，vcb1、vcb2……vcb2n和vcc1、vcc2……vcc2n分别求取平均值vca、vcb、vcc，进而求取vca、vcb和vcc的平均值vcabc，用Vref减去vcabc得到电压偏差ecabc，将ecabc送入PI控制器进行调节，得到的输出值作为PWM发生模块的一个控制参量，完成第五级三相三桥臂间电容电压闭环反馈控制。