[发明专利]一种模块化多电平变流器三倍频注入控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多电平电力电子变流器的控制方法。 

背景技术

模块化多电平变流器（Modular Multilevel Converter，MMC）是最近几年获得广泛关注的一种新型电力电子变流器，最早是由德国的A.Lesnicar和R.Marquardt在2002年左右提出的。模块化多电平变流器功率单元模块化且可以级联的结构决定了其特别适用于中压到高压电力电子变流的应用场合。 

三相模块化多电平变流器的基本拓扑结构如图1所示。三相模块化多电平变流器由三相六个桥臂构成，每相有上下两个桥臂。每个桥臂分别由一个桥臂电感和若干个结构相同的子模块级联而成。每个模块包括两个带反并联二极管的电力电子开关器件与一个直流电容。 

模块化多电平变流器各相交流侧电流等于上下桥臂电流之差，桥臂电流为实际通过开关器件的电流。对变流器单相桥臂电流进行分析，其可分解为两部分： 

i_{up_y}＝i_{com_y}+i_di_{f_y}

i_{down_y}＝i_{com_y}-i_di_{f_y}

其中i_{com_y}表示桥臂电流共模分量，i_{dif_y}表示桥臂电流差模分量，y=a,b,c，分别表示A、B、C三相。 

（1）由直流侧流入上桥臂，不通过交流侧直接流入下桥臂，最后流回到直流侧的上下桥臂共模分量i_{com_y}，此部分完成直流侧与变流器上下桥臂子模块电容的能量交换，其可表达为： 

i_{com_y}＝(i_{up_y}+i_{down_y})/2 

其中i_{up_y}表示上桥臂电流，i_{down_y}表示下桥臂电流，y=a,b,c，分别表示A、B、C三相。 

（2）由上下桥臂分别流入交流侧，不通过另外一个桥臂的上下桥臂差模分量i_{dif_y}，此部分完成变流器上下桥臂子模块电容与交流侧的能量交换，其可表达为： 

i_di_{f_y}＝(iu_{p_y}-i_{down_y})/2＝i_{out_y}/2 

其中i_{out_y}表示交流侧电流瞬时值，y=a,b,c，分别表示A、B、C三相。 

在运行过程中，控制各模块开关器件的开通与关断，可使得各模块的直流电容接入桥臂中或被旁路。通过控制直流电容的接入或旁路，能够控制各桥臂电压，从而控制交流侧电压。 

模块化多电平变流器，各模块直流电容在初始时刻会被充电到一个固定电位在运行过程中当直流电容接入桥臂时，桥臂电流将会给该电容充放电，使得电容上的电位偏离 即有： 

ucap_j(t)=Ucap*+∫0tsj(τ)ij(τ)dτ]]>

其中u_{cap_j}(t)表示各模块直流电容瞬时电压值；s_j(τ)表示各模块的开关函数，当模块中直流电容被接入桥臂时该函数值为1，当模块中直流电容被旁路时，该函数值为0；i_j(τ)表示各模块所在桥臂中流过的桥臂电流。