[发明专利]一种桥臂单传感器的MMC环流控制方法

权利要求书

1.一种桥臂传感器的MMC环流控制方法，包括以下步骤：

1)对于MMC任一桥臂，采集桥臂阻感电压，对于MMC任一相交流输出，采集交流输出电流和直流母线总电流，根据MMC电路的数学模型分别得到桥臂输出电压和桥臂电流；

2)给桥臂各子模块的电容电压和驱动信号分配初始值；

3)根据桥臂二倍频环流产生的原因，采用最近电平逼近的调制策略，将桥臂子模块电容上固有的电压二倍频波动分量调制出来，即通过叠加与二倍频波动分量方向相反的电压分量，得到最终的桥臂调制电压指令，根据桥臂输出电压调制指令和桥臂能量关系得到桥臂投入的子模块数；

4)根据各子模块当前时刻的电容电压初始值和驱动控制信号，结合桥臂电流的充放电情况，对子模块下一时刻的电容电压进行整体预测，并利用桥臂输出电压对各子模块的电压预测值进行修正，对修正后的预测值进行排序，得到子模块下一时刻的驱动控制信号。

2.根据权利要求1所述的桥臂传感器的MMC环流控制方法，其特征在于，步骤1)的具体实现过程包括以下步骤：

1)根据KVL定律，得到：

其中，U_dc表示MMC直流母线总电压，u_px和u_nx分别为每个桥臂的上、下桥臂输出电压，u_{L_px}和u_{L_nx}分别为每个桥臂的上、下桥臂阻感电压，u_cx为MMC逆变侧输出电压，i_px和i_nx分别为每个桥臂的上、下桥臂电流，i_cx为交流输出电流，R和L分别为桥臂电阻和电感，R_o和L_o分别为MMC逆变侧阻感负载，x＝a,b,c；

2)利用上述公式，分别得到每个桥臂的上、下桥臂输出电压为：

同时，采集直流母线电流I_dc和交流输出电流i_cx，得到每个桥臂的上、下桥臂电流分别为：

其中，I_{zx_0}为桥臂环流的直流分量，由I_dc平均分配给三相桥臂，有：I_{zx_0}＝I_dc/3。

3.根据权利要求1所述的桥臂传感器的MMC环流控制方法，其特征在于，步骤2)中，桥臂各子模块的电容电压初始值_{udci_0}和驱动信号分配初始值s_i分别为：

u_{dci_0}＝U_dc/N，s_i＝0，i＝1,2,...N；

其中，u_{dci_0}为各子模块电容电压初始值，U_dc表示MMC直流母线总电压，N为单桥臂子模块数。

4.根据权利要求1所述的桥臂传感器的MMC环流控制方法，其特征在于，步骤3)包括以下步骤：

1)通过桥臂电流i_px和i_nx，计算出桥臂实际环流i_zx：

2)对桥臂环流进行闭环控制，得到附加环流调制指令u_{zx_ref}，利用所述附加环流调制指令u_{zx_ref}得到用于二倍频环流抑制的上、下桥臂调制电压指令分别为：

3)根据桥臂能量在子模块电容上的波动与电容电压之间的关系，得到考虑电压波动时，上、下桥臂子模块电容电压的估计值u_{dcpi_ref}和u_{dcni_ref}分别为：

其中，U_o＝U_dc/N为子模块电容电压稳态值，和分别为各相桥臂的能量和与能量差，C为子模块电容值；

4)结合上、下桥臂的调制电压指令，得到用于桥臂二倍频环流抑制的上、下桥臂投入模块数n_{px_ref}和n_{nx_ref}分别为：

5.根据权利要求1所述的桥臂传感器的MMC环流控制方法，其特征在于，步骤4)包括以下步骤：

1)由k+1时刻的子模块驱动信号s_i(k+1)、桥臂电流i_px(k+1)，和k时刻的子模块电容电压u_dci(k)，对k+1时刻的子模块电容电压值u_dci(k+1)进行整体初步预测，得到预测值为：

其中，T/C为离散控制系数，T为控制周期；

2)利用桥臂输出电压u_px对预测值u_dci^p(k+1)进行修正，根据k时刻和k+1时刻的子模块驱动信号s_i(k)和s_i(k+1)，得到各子模块在k→k+1控制周期内的开关状态Δs_i＝s_i(k+1)-s_i(k)，记录桥臂所有子模块开关状态之和在k→k+1周期内的差值并记录k时刻和k+1时刻桥臂输出电压u_px(k)和u_px(k+1)的差值Δu_px＝u_px(k+1)-u_px(k)，根据Δs_i、和Δu_px对相应子模块k+1时刻的电容电压预测值进行修正；

3)对上述修正后的桥臂子模块的电容电压预测值u_dci^p(k+1)进行排序，并根据桥臂电流i_px的充放电状态对相应子模块进行投切操作，从而实现对子模块电容电压的均衡控制。