[发明专利]一种模块化多电平变流器三倍频注入控制方法

权利要求书

1.一种模块化多电平变流器三倍频注入控制方法，其特征在于，所述的控制方法采用电容电压的实际值调制方法，并在桥臂共模电流与输出电压中同时加入3倍频分量；

假设三相交流侧输出电压给定值分别为：

则所加入的电流分量与电压分量分别满足以下表达式：

i~=ksin3ωt]]>

u~=U~sin3ωt]]>

式中：表示模块化多电平变流器交流侧输出电压给定值，下标y=a,b,c，分别表示A,B,C三相；U_out表示交流侧给定电压相电压峰值；ω表示控制频率；k由上桥臂与下桥臂模块电压平均值的偏差大小决定，在实际算法中采用PI调节器控制得到；表示在输出电压中所加入三倍频分量的幅值。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于所述的控制方法包括如下步骤：

（1）测量模块化多电平变流器每相上、下桥臂电流，计算模块化多电平交流侧瞬时电流i_{out_y}：

i_{out_y}=i_{up_y}-i_{down_y}

式中：i_{up_y}表示上桥臂电流，i_{down_y}表示下桥臂电流；

（2）计算桥臂电流共模分量给定值桥臂电流共模分量给定值的表达式为：

icom_y*=uout_y*iout_yUdc]]>

式中：U_dc表示直流侧母线电压，表示交流侧给定电压，i_{out_y}交流侧电流的瞬时值；

（3）计算上桥臂及下桥臂各直流子模块电压的平均值，将上桥臂电容电压平均值与下桥臂容电压平均值相减，将所得的差值送入PI调节器中，得到的结果k再乘以幅值为1频率为输出电压3倍的分量sin 3ωt，得到的结果作为桥臂电流共模分量的第一部分修正加入到桥臂电流共模分量的给定值中；

（4）将上桥臂及下桥臂各直流子模块电压之和的平均值与直流母线电压值相减，将所得的差值送入PI调节器中，得到的结果作为桥臂电流共模分量的第二部分修正加入到桥臂电流共模分量的给定值中；

（5）根据上桥臂电流i_{up_y}与下桥臂电流i_{down_y}计算出桥臂电流共模分量的实际值i_{com_y}，桥臂电流共模分量的实际值的表达式为：

ⁱ_{com_y}＝(ⁱ_{up_y}+ⁱ_{down_y})/²；

（6）将桥臂电流共模分量的给定值和桥臂电流共模分量的实际值之差送入PI调节器中，得到的结果为桥臂电压的修正值Δ(u_up+u_down)；

（7）在模块化多电平变流器输出电压给定值中加入三倍频分量并根据模块化多电平变流器交流侧给定电压值、直流母线电压以及桥臂电压修正值计算出上桥臂的给定电压和下桥臂的给定电压表达式为：

uup_y*=Udc2-(uout_y*+U~sin3ωt)+0.5×Δ(uup+udown)]]>

udown_y*=Udc2+(uout_y*+U~sin3ωt)+0.5×Δ(uup+udown)]]>

（8）将步骤（7）得到的上桥臂及下桥臂给定电压送入电容电压实际值调制算法中，得到模块化多电平变流器上桥臂及下桥臂各开关器件的控制信号，从而控制所述的上桥臂及下桥臂的各开关器件。

3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于所述的电容电压实际值调制算法包括以下两个步骤：

Ⅰ.电容电压排序：周期测量模块化多电平变流器每个桥臂各个子模块（SM）直流电容电压的大小和各桥臂电流的方向，将测量的电容电压大小按照从小到大的顺序进行排列，结果为U_c1,U_c2…,U_cn；

Ⅱ.根据模块化多电平变流器桥臂电流方向、桥臂给定电压及各子模块电容电压确定各子模块的开关函数，如果电流大于0，则选择电容电压较小的子模块开通，若桥臂给定电压为若同时满足：

ubridge*-Σi=1kUci>0]]>

ubridge*-Σi=1k+1Uci<0]]>

则将前k级子模块开通，即其开关函数为S(1,2…,k)＝1；第k+1级子模块处于PWM状态，其开关函数为S(k+1)=ubridge*-Σi=1kUciUc(k+1);]]>

如果电流小于0，则选择选择电容电压较大的子模块开通，若同时满足：

ubridge*-Σi=knUci>0]]>

ubridge*-Σi=k-1nUci<0]]>

则后k级子模块处于开通状态，其开关函数为S(k,k+1…,n)＝1；第k-1级子模块处于PWM状态，最后通过各子模块的开关函数得到各开关管的触发脉冲。