[发明专利]一种50次电力谐波发生器控制方法

权利要求书

1.一种50次电力谐波发生器控制方法，其特征在于，所述的50次电力谐波发生器采用模块化多电平逆变器；该模块化多电平逆变器采用三相六桥臂拓扑结构，每相包括上、下两个桥臂，每个桥臂由n个相同的子模块和1个电感L串联而成，上桥臂和下桥臂连接点引出相线；每个子模块是一个半桥变流器；

所述的50次电力谐波发生器控制方法为：对模块化多电平逆变器每个桥臂的调制电压采用最近电平逼近的方式进行调制，将其控制周期分为投入过程和切除过程；在桥臂每个控制周期投入过程初始点，将该桥臂中各个子模块按电容电压大小进行一次排序，根据上一控制周期的桥臂电流，预测出本控制周期各投入点投入的子模块电容在整个投入过程中的充电大小，然后根据子模块电容电压均衡的原则确定子模块的投入顺序；同样地，在每个控制周期切除过程初始点，将该桥臂中各个子模块按电容电压大小再进行一次排序，预测出本控制周期各切除点切除的子模块电容在整个切除过程中的充电大小，然后根据子模块电容电压均衡的原则确定子模块的切除顺序。

2.根据权利要求1所述的50次电力谐波发生器控制方法，其特征在于，所述控制方法具体为：

针对六个桥臂中任一个桥臂，分别采用以下步骤进行控制：

步骤1：计算该桥臂调制电压U_ref：

其中，U_dc为模块化多电平逆变器直流侧电压额定值，U_v为该桥臂引出的相线需要输出的50次谐波电压参考值，其幅值为0.5U_dc，随时间t作正弦变化；

步骤2：设置模块化多电平逆变器的控制周期为T＝1/f，其中f为模块化多电平逆变器的控制频率；

步骤3：对该桥臂的调制电压U_ref采用最近电平逼近的方式进行调制，计算该桥臂需投入的子模块个数n_t：

n_t＝round(U_ref/U_cref)

其中，U_cref为子模块电容电压额定值，round(·)为四舍五入的取整函数；

步骤4：根据n_t的变化规律，定义该桥臂控制周期的起始点为n_t＝0的时刻，在一个控制周期里，n_t从0依次增加到n，再依次减小到0；以n_t的各个变化时刻为分隔点，将每个控制周期拆分为2n个子周期，依次记为S₁，S₂，…，S_2n，其中S_x，x＝1,2,…,n表示投入子模块的过程，在其结束点各需投入一个子模块，在S₁，S₂，…，S_n的结束点，该桥臂中总共需要投入的子模块个数分别为1,2,…,n；S_n+y，y＝1,2,…,n表示切除子模块的过程，在其结束点各需切除一个子模块，在S_n+1，S_n+2，…，S_2n的结束点，该桥臂中总共需要切除的子模块个数分别为1,2,…,n；

步骤5：设模块化多电平逆变器开始运行时，t＝0；

若当前时刻t处于t＝0到该桥臂第2个控制周期的起始点之间的时间段，则按从上到下的顺序投入该桥臂的前n_t个子模块；

否则若当前时刻t为该桥臂第k个控制周期中S₁的起始点，k＝2，3，…，则

首先根据该桥臂第k-1个控制周期的桥臂电流，预测计算出在第k个控制周期中S_x的结束点投入的子模块电容在S₁～S_n的整个过程中的充电时间Δt_x和充电大小ΔU_x，其中，x＝1,2,…,n，Δt_x和ΔU_x的预测计算公式为：

其中，Δt为桥臂电流的采样时间间隔，i_pi为该桥臂在第k-1个控制周期中S₁～S_n的整个过程中第i个采样点的桥臂电流，C为子模块的电容值；

再对该桥臂中的各个子模块，按照其当前时刻t的电容电压大小进行排序；结合ΔU_x，根据子模块电容电压均衡的原则，保证在当前时刻t电容电压越小的子模块将在S₁～S_n的整个过程中充电大小越大，以确定该桥臂子模块在第k个控制周期中S₁,S₂,…,S_n的结束点的投入顺序；

步骤6：在第k个控制周期S₁，S₂，…，S_n的结束点按照步骤5中确定的投入顺序依次投入一个子模块；

步骤7：若当前时刻t为该桥臂第k个控制周期的S_n+1的起始点，k＝2，3，…，则

首先根据该桥臂第k-1个控制周期的桥臂电流，预测计算出在本控制周期的S_n+y的结束点切除的子模块电容在S_n+1～S_2n的整个过程中的充电时间Δt_n+y和充电大小ΔU_n+y，其中，y＝1,2,…,n，Δt_n+y和ΔU_n+y的预测计算公式为：

Δt_n+y＝S_n+1+S_n+2+…+S_n+y

其中，i_pj为该桥臂在第k-1个控制周期中S_n+1～S_n+y的整个过程中第j个采样点的桥臂电流；

再对该桥臂中的各个子模块，按照其在当前时刻t的电容电压大小进行排序；结合ΔU_n+y，根据子模块电容电压均衡的原则，保证在当前时刻t电容电压越小的子模块将在S_n+1～S_2n的整个过程中充电大小越大，以确定该桥臂子模块在第k个控制周期中S_n+1,S_n+2，…,S_2n的结束点的切除顺序；

步骤8：在第k个控制周期S_n+1,S_n+2，…,S_2n的结束点按照步骤7中确定的切除顺序依次切除一个子模块。