[发明专利]一种抑制模块化多电平变换器直流脉动电流的控制方法

说明书

本发明公开了一种抑制模块化多电平变换器直流脉动电流的控制方法，所述三相模块化多电平变换器采用2N+1子模块统一脉冲宽度调制(submoduleunified PWM,SUPWM)，其中每个相单元的上、下桥臂调制过程各包含一个取整函数和一个完全相同的等腰三角形载波；在每个载波周期，根据A、B、C三相的基频参考波ysubgt;a/subgt;、ysubgt;b/subgt;、ysubgt;c/subgt;，计算每个相单元的载波需要调节的相位角度θsubgt;sa/subgt;、θsubgt;sb/subgt;、θsubgt;sc/subgt;，然后分别调节对应相单元的上、下桥臂的载波相位；进而，上、下桥臂参考波经过调制分别得到对应桥臂投入子模块数目。本发明通过调节载波的相位角度，使得三相桥臂电感上的电压脉冲相互抵消，三相内部环流的高频零序电流分量被消除，不会流入模块化多电平变换器的直流母线，从而抑制了模块化多电平变换器直流侧的脉动电流。

技术领域

本发明涉及多电平变换器技术领域，具体涉及一种抑制模块化多电平变换器直流脉动电流的控制方法。

背景技术

模块化多电平变换器(MMC)采用多个子模块串联的物理结构，每个相单元包含上、下两个桥臂，每个桥臂包含若干个相同的子模块和一个桥臂缓冲电感。通过改变每个相单元上、下桥臂投入的子模块数目，就可以改变交流侧输出电压的大小。相比两电平和三电平变换器，模块化多电平变换器输出电平数目更灵活，效率更高，交流输出谐波更小，因此非常适合于中高压大容量的电力电子应用场合，在电力电子变压器、船舶和轨道牵引、中压电机拖动、交直流配电网、统一潮流控制器等领域中具有很大的应用前景。

子模块统一脉冲度调制(SUPWM)是一种常用的模块化多电平变换器调制技术。SUPWM将取整和载波调制相结合，每个桥臂只用一个载波，交流波形质量比最近电平逼近调制更好，而算法复杂度又显著低于其他PWM调制方法，因此具有特殊的优势。但该调制却会造成桥臂电感上出现较大的脉冲电压，三相的零序脉冲电压会在三相内部产生相应的谐波电流，继而流入模块化多电平变换器直流侧，引起较大的直流脉动电流，使得直流电流的波形畸变，进而导致线路损耗增大、传输功率不稳定等问题，危害系统的长期可靠运行。然而，目前并没有研究针对该问题提出相应的解决办法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种抑制模块化多电平变换器直流脉动电流的控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种抑制模块化多电平变换器直流脉动电流的控制方法，包括以下步骤：

所述模块化多电平变换器每个相单元的上、下桥臂的调制均包含取整函数以及载波；

在每个所述载波周期分别调节三相的上、下桥臂载波的相位；

根据SUPWM调制的数学运算、取整和载波调制，可得到上、下桥臂所需投入子模块数目；

根据所述的每个桥臂所需投入子模块数目、所有子模块电容电压以及该桥臂电流的方向，上、下桥臂可分别得到所有子模块的驱动信号。

可选地，所述的三相上、下桥臂载波的调节的相位角度计算方法包括以下步骤：

(1)在每一个载波周期内，计算对应相的上、下桥臂由载波调制所得到的脉冲的宽度θ_uj和θ_lj，其中j＝a,b,c:

其中，y_j为归一化后三相的正弦基频参考波信号，floor为所述的取整函数，N为每个桥臂的子模块数目；