[发明专利]级联型变流器子模块电容电压扰动量及不平衡度提取方法

说明书

本发明提供了一种级联型变流器子模块电容电压扰动量及不平衡度提取方法，包括：确定级联型变流器子模块的开关周期划分方式；采集子模块每个载波处于峰值时，级联变流器所对应子模块的电压调制系数、输入电流和电容电压；和/或，采集子模块每个载波处于波谷时，级联变流器所对应子模块的电压调制系数、输入电流和电容电压；计算级联变流器子模块的电容电压扰动量；计算级联变流器子模块的电容电压不平衡度。本发明适用于各种级联型变流器及其相应工况，能够更加直观的反映子模块电容电压扰动规律以及电容电压间差异，从而有助于高效地实现电容电压平衡策略。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及级联型变流器子模块电容电压扰动量及不平衡度提取方法。

背景技术

级联型变流器具有良好的可扩展型以及较好的输出特性，被广泛应用于各种中、高压大功率电能变换场合，如柔性直流输电、无功补偿装置、储能、新能源发电、电机驱动等。由于级联型变流器工况复杂，子模块电容的充放电能量、损耗和电容值等存在差异，容易导致各个子模块电容电压不平衡，降低了级联型变流器的输出性能，严重时甚至导致系统无法安全可靠工作，因此必须对电容电压的平衡能力加以表征和控制。

适用于级联型变流器的调制方法主要有最近电平逼近调制(NLC)、载波移相脉宽调制(CPS-PWM)、以及载波层叠脉宽调制调制(PD-PWM)。相比于NLC调制和PD-PWM调制，CPS-PWM载波移相调制具有更好的谐波特性、更快的响应速度和固定的开关频率等优势，被广泛采用，尤其是在模块数相对较少的级联型变流器应用场合。

目前适用于CPS-PWM载波移相调制方法的子模块电容电压平衡控制技术主要分为两种：

1.增加外部电路

该方法通过构造公共的直流或交流母线以及外部平衡电路，将所有子模块的电容电压接入公共母线，来实现子模块电容电压自动平衡。但是，每个子模块都需要增加额外的硬件电路，使得装置的成本增高。

2.微调电压调制波

该方法通过电容电压均衡反馈控制回路得到的一个附加分量，叠加在电流控制回路产生的电压调制波上来实现电容电压的平衡控制。但是，叠加的附加分量，会导致调制波畸变，影响装置的输出性能；由于没有明确的数学模型，电容电压反馈控制器的参数整定较困难；另一方面，由于每个子模块都需要配置单独的电压平衡控制器，控制器的硬件要求增高，当级联型变流器子模块数增多时，其控制的复杂程度也会增加。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种级联型变流器子模块电容电压扰动量及不平衡度提取方法。

根据本发明提供的一种级联型变流器子模块电容电压扰动量及不平衡度提取方法，包括：

确定级联型变流器各个子模块的开关周期划分方式；

根据所述级联型变流器子模块的开关周期划分方式，对所述级联型变流器子模块的电压调制波、输入电流以及电容电压进行采样，得到所述级联型变流器子模块的电压调制系数、输入电流以及电容电压；

根据所述级联型变流器子模块的电压调制系数和输入电流，计算所述级联型变流器子模块的电容电压扰动量；和/或根据所述级联型变流器子模块采样获得的电容电压，计算所述级联型变流器子模块的电容电压不平衡度。

可选地，所述根据所述级联型变流器子模块的开关周期划分方式，对所述级联型变流器子模块的电压调制波、输入电流以及电容电压进行采样，得到所述级联型变流器子模块的电压调制系数、输入电流以及电容电压，包括：

采集所述级联型变流器子模块各自载波处于峰值时，相应子模块的电压调制系数、输入电流以及电容电压；和/或，采集所述级联型变流器子模块各自载波处于波谷时，相应子模块的电压调制系数、输入电流以及电容电压。