[发明专利]对NPC VSC、特别是有源电源滤波器的控制方案的确定方法

权利要求书

1.用于确定具有至少3个电平的中性点箝位型(NPC)电压源变换器(VSC)的控制方案的方法，所述中性点箝位型(NPC)电压源变换器(VSC)具体是旁路有源电源滤波器，其具有在电网(11)的三个相位(R、S、T)中的每个相位与中性点(24)之间的三个桥支路(21-23)的拓扑，每个支路(21-23)包括至少四个有源开关(T1-T4)，

其中，提供一种与所述电网(11)同步以用于控制不开关区间的箝位载波调制器(1)，

所述方法包括至少下列步骤：

i)分析所述电网和/或负载电压(ILR)的波形以及在所述电网/负载的电压周期内确定120°的窗口(3)，其中所述窗口(3)以所述电网/负载电压波形的正峰值最大点和负峰值最大点为中心，所述窗口(3)定义用于对应桥支路的不开关的允许周期；

ii)采用等于所述电网/负载的3次谐波频率的箝位载波调制器频率来操作所述电压源变换器或仿真所述电压源变换器的操作，其中，如果在所述窗口(3)内，作为所述箝位载波调制器的功能，所述对应桥支路的开关被中断并箝位，以及然后分析跨过所述有源开关的操作结温度和/或功率损耗的平衡并分析所述电压源变换器的总损耗；

iii)采用等于所述电网/负载的9次谐波频率的箝位载波调制器频率来操作所述电压源变换器或仿真所述电压源变换器的操作，其中，如果在所述窗口(3)内，作为所述箝位载波调制器的功能，所述对应桥支路的所述开关被中断并箝位，以及然后分析跨过所述有源开关的操作结温度和/或功率损耗的平衡及所述电压源变换器的总损耗；

iv)比较步骤ii)和iii)的所述平衡和所述总损耗，以及根据步骤ii)或步骤iii)显示更好平衡作为主要准则及更低总损耗作为次要准则，来选择所述箝位载波调制器频率中的一个；

v)采用所选择的箝位载波调制器频率来操作所述电压源变换器或仿真所述电压源变换器的操作，其中，作为所述箝位载波调制器的功能，只要在所述窗口(3)内，所述对应桥支路的所述开关被中断并箝位，同时迭代地改变所述电压源变换器的以下操作参数中的至少一个：开关频率、DC链路电压基准、箝位载波调制器的占空因数、所述箝位载波调制器相对于所述电网的相移，以及作为这些操作参数调整的函数来最优化跨过所述有源开关的操作结温度和/或功率损耗以及所述电压源变换器的总损耗，直至达到所述控制方案的最优操作参数为止。

2.如权利要求1所述的方法，其中最初在步骤v)中，迭代地调适所述箝位载波调制器相对于所述电网/负载的所述相移，以找到所述电压源变换器的最优平衡和/或总损耗。

3.如之前任一项权利要求所述的方法，其中所述电压源变换器调适成作为旁路电压源变换器。

4.如之前任一项权利要求所述的方法，其中为了补偿所述DC链路电压的不平衡，在所述窗口(3)内，将所述电网的正半波和负半波之间的不开关区间与开关区间的比值设为不平衡。

5.如之前任一项权利要求所述的方法，其中所述电流控制器(G(s))的带宽选为用于主DC链路电压控制(H(s))的带宽至少5倍，优选为至少20倍，或者至少50倍或大约50倍。

6.如之前任一项权利要求所述的方法，其中局部DC链路电压控制器(R(s))的带宽选为至少主电压回路的三分之一，优选地为至少主电压回路的五分之一。

7.如之前任一项权利要求所述的方法，其中所述电压源变换器是3电平T型VSC变换器或3电平A-NPC VSC变换器。

8.采用根据之前任一项权利要求所确定的控制方案来操作电压源变换器的方法，所述电压源变换器具体为旁路有源电源滤波器。

9.如之前任一项权利要求所述的方法，其中所述变换器DC链路电压被操作在300-10000V范围的电压下，优选地在700-1000V范围内。

10.如之前任一项权利要求所述的方法，其中所述变换器采用100Hz-1MHz范围内的开关频率进行操作，优选地在5kHz-100kHz范围内。

11.一种用于电压源变换器的控制概念，其采用如之前任一项权利要求所述的方法来实现。

12.对如权利要求1-7中任一项的方法的使用，用于确定调适成用作光伏电网逆变器、整流器、或电机驱动的3电平VSC的控制方案。