[发明专利]级联型变流器子模块工况模拟系统及其电流控制方法

权利要求书

1.一种级联型变流器子模块工况模拟系统，其特征在于，包括：

系统参数模型，根据待模拟的实际级联型变流器的桥臂电流、桥臂电压以及电容电压，向电流控制器和电压控制器输出参考电流信号和参考电压信号。

电流发生器，用于接收由电流控制器输入的开关序列，并输出工况模拟系统所需的桥臂电流；

待测对象，包括级联型变流器的逆变型待测子模块组和整流型待测子模块组，逆变型和整流型待测子模块组分别由工作在逆变状态和整流状态的若干子模块组成，并与所述电流发生器串联在工况模拟系统的主电路中，它们分别接收由电流发生器输入的桥臂电流以及由电压控制器输入的开关序列，并输出其内部子模块的电容电压信号；

端口电压采样器，对两待测子模块组端口的电压差信号进行采样，并输出采样得到的电压差信号；

低通滤波器，接收由端口电压采样器输入的电压差信号，对接收到的电压差信号进行低通滤波，并将滤波后的电压差信号输给电流控制器；

电流控制器，接收由电流发生器输入的桥臂电流信号、由低通滤波器输入的滤波后的电压差信号，以及由系统参数模型输入的参考电流信号，并通过控制器和调制器环节输出用于控制电流发生器的开关序列，使得待测系统中桥臂电流跟踪参考电流信号；

电压控制器，接收待测对象中子模块的电容电压信号、由电流发生器实际输入的桥臂电流信号以及由系统参数模型输入的参考电压信号，并输出用于控制待测子模块的开关序列，从而使得待测对象两个子模块组中的子模块电容电压追踪参考电压信号。

2.根据权利要求1所述的级联型变流器子模块工况模拟系统，其特征在于，所述级联型变流器子模块工况模拟系统的电压调制方法包括：最近电平逼近调制法以及载波移相调制法。

3.根据权利要求1所述的级联型变流器子模块工况模拟系统，其特征在于，所述电流发生器包括直流电源和可控的全桥或半桥型开关电路，通过控制全桥或半桥电路的通断，进而控制工况模拟系统中的桥臂电流。

4.根据权利要求1所述的级联型变流器子模块工况模拟系统，其特征在于，所述待测对象中，逆变型和整流型待测子模块组中所包含的子模块数目，根据实际需要在所模拟的实际级联型变流器单个桥臂的子模块总数内调整；和/或

逆变型和整流型待测对象中子模块的电路结构选用全桥结构或半桥结构。

5.根据权利要求1所述的级联型变流器子模块工况模拟系统，其特征在于，所述低通滤波器的截止频率选为高频电压脉冲频率的1/10至1/100。

6.根据权利要求1所述的级联型变流器子模块工况模拟系统，其特征在于，所述低通滤波器通过模拟电路或数字电路的方式实现。

7.根据权利要求1所述的级联型变流器子模块工况模拟系统，其特征在于，所述电流控制器中的控制方法采用比例积分谐振控制，调制方法采用正弦脉宽调制。

8.根据权利要求1所述的级联型变流器子模块工况模拟系统，其特征在于，所述电压控制器输出开关序列的方法为：

采样待测对象中所有子模块的电容电压，将电压参考信号中的电容电压参考信号与获取到的逆变型待测子模块组和整流型待测子模块组电容电压的平均值做差，将差值输入比例积分调节器，再将比例积分调节器的输出补偿到电压参考信号中的桥臂电压参考信号，最后根据补偿后的调制电压，通过最近电平逼近调制法或载波移相调制法生成开关序列，以控制待测对象中所有子模块的电容电压。

9.一种级联型变流器子模块工况模拟系统的电流控制方法，其特征在于，通过在电流控制器内补偿前馈电压，抵消待测对象端口的脉冲电压干扰；包括：

通过电压采样器采样待测对象端口的电压差信号，对采样得到的电压差信号进行低通滤波后，将其补偿到电流控制器的比例积分谐振调节器的输出端，抵消待测对象端口的脉冲电压对比例积分谐振调节器的干扰，从而抑制脉冲电压干扰带来的电流畸变。

10.根据权利要求9所述的电流控制方法，其特征在于，在电流控制器内补偿前馈电压，抵消测对象的脉冲电压干扰的方法中，其控制过程表达式为：

式中，为流入子模块的桥臂电流参考值，i_arm为桥臂电流信号，Δi为桥臂电流参考值与桥臂电流信号的差值，u_PIR为比例积分谐振调节器的输出值，u'_DUT为经低通滤波后的待测对象两端的电压信号，u_m为电流发生器的调制电压，ω₁为电流频率一，ω₂电流频率二，K_Pi为电流控制器的比例控制系数，K_Ii为电流控制器的积分控制系数，K_ri1为电流控制器对应电流频率一的谐振控制系数，K_ri2为电流控制器对应电流频率二的谐振控制系数。