[发明专利]一种模块组合多电平变换器的方波脉冲循环调制方法

摘要

本发明公开了属于多电平变换器控制技术领域的一种模块组合多电平变换器的方波脉冲循环调制方法。在保证合成阶梯波输出波形不变的前提下，根据模块组合多电平变换器的拓扑结构和工作原理，对传统方波脉冲进行脉冲修正优化，并按照一定的次序和切换周期进行循环和判断反相调整，获得的方波脉冲循环序列作为最终驱动脉冲用于实现对模块组合多电平变换器的控制。本发明无需任何电容电压控制措施，实现了模块组合多电平变换器各功率单元间有功能量的平均分配和直流电容电压的均衡。

主权项

1.一种模块组合多电平变换器的方波脉冲循环调制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设定模块组合多电平变换器含有2n个A相功率单元、2n个B相功率单元和2n个C相功率单元；位于上桥臂的第1个A相功率单元至第n个A相功率单元以及位于下桥臂的第n+1个A相功率单元至第2n个A相功率单元构成2n个A相功率单元，位于上桥臂的第1个B相功率单元至第n个B相功率单元以及位于下桥臂的第n+1个B相功率单元至第2n个B相功率单元构成2n个B相功率单元，位于上桥臂的第1个C相功率单元至第n个C相功率单元以及位于下桥臂的第n+1个C相功率单元至第2n个C相功率单元构成2n个C相功率单元；n为大于等于1的正整数；S相为A相、B相或C相，针对2n个S相功率单元，执行步骤1)至步骤3)；进行方波脉冲开关角计算，形成基本方波脉冲：首先根据模块组合多电平变换器的输出电平数n+1，计算上桥臂中用于合成交流输出阶梯波电压的开关角θ₁-θ_n，以确定第1个S相功率单元至第2n个S相功率单元的基本方波控制脉冲的起始角度α₁-α_2n和基本脉冲宽度β₁-β_2n，其中α_d＝θ_d，β_d＝π-2θ_d，d取1-n；α_e＝π+θ_e-n，β_e＝π-2θ_e-n，e取n+1至2n；从而形成了第1个S相功率单元至第2n个S相功率单元对应的基本方波控制脉冲P₁-P_2n；2)脉冲修正，以减小基本方波控制脉冲P₁-P_2n之间的脉冲宽度差：在保证合成阶梯波输出波形不变的前提下，根据两个原则对基本方波控制脉冲P₁-P_2n的起始角度α₁-α_2n和基本脉冲宽度β₁-β_2n进行修正，得到第1个S相功率单元至第2n个S相功率单元对应的优化方波脉冲P₁’-P_2n’；两个原则为一个工频周期内第1个S相功率单元至第2n个S相功率单元对应的方波脉冲高电平持续时间相等的原则以及任意时刻A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂中处于投入状态的功率单元总数相等的原则；3)对步骤2)中生成的优化方波脉冲P₁’-P_2n’按照以下次序和切换周期进行循环和判断反相调整：对优化方波脉冲P₁’-P_2n’重新排列生成第1组合-第n组合；第1组合的排列次序为P₁’-P_2n’，第g组合的排列次序为P_g’-P_n’，P₁’-P_g-1’，P_n+g’-P_2n’，P_n+1’-P_n+g-1’；第n组合的排列次序为P_n’，P₁’-P_n-1’，P_2n’，P_n+1’-P_2n-1’；g为整数且满足1＜g＜n；按照P_(g+l)’和P_(n+g+l-1)’互换并反相的原则生成第1’组合-第n’组合；第1’组合的排列次序为第g’组合的排列次序为第n’组合的排列次序为l为整数且满足0≤l≤n-1；依次按照第1大组合至第n大组合的循环次序进行各个组合之间的切换调整，进而得到第1个S相功率单元至第2n个S相功率单元对应的最终方波驱动脉冲P₁”-P_2n”；第f大组合内部的组合排列次序为：第f组合、第f’组合；f取1-n；4)模块组合多电平变换器中，确定第1个S相功率单元至第2n个S相功率单元对应的最终方波驱动脉冲P₁”-P_2n”以后，将该最终方波驱动脉冲P₁”-P_2n”分别移相2π/3和4π/3得到其余两相各功率单元的最终方波驱动脉冲。