[发明专利]基于载波调制的二极管钳位型多电平变换器的均压方法

摘要

一种基于载波调制的二极管钳位型多电平变换器的均压方法，通过在载波调制的调制波中注入零序电压，实现对直流电容组多个串联直流电容的均压控制。所注入的零序电压的数学表达式为u_z＝k(1‑u_max)+(1‑k)(‑1‑u_min)，其中u_max和u_min分别为所有相调制波的最大值和最小值，k为零序因子，满足0≤k≤1。本发明采用两种方法计算零序电压，第一种方法基于预测控制确定零序电压，此方法可同时实现桥臂开关频率的抑制；第二种方法基于比例积分控制器闭环确定零序电压。

主权项

1.一种基于载波调制的二极管钳位型多电平变换器的均压方法，所述的二极管钳位型多电平变换器包括m个桥臂，m≥2；每个桥臂可输出n个电平，n≥3；其直流电容组由n‑1个直流电容串联组成，直流电容之间的连接点为悬浮节点；二极管钳位型多电平变换器通过载波调制控制，其特征在于：所述均压方法通过向各相调制波中注入相同的零序电压，实现对直流电容组的多个直流电容电压的均压控制；所注入的零序电压u_z的数学表达式为：u_z＝k(1‑u_max)+(1‑k)(‑1‑u_min)其中u_max和u_min分别为所有相调制波的最大值和最小值，k为零序因子，满足0≤k≤1；所述均压方法基于预测控制或比例积分控制器，确定所需注入的零序电压；注入上述零序电压后的各相调制波称为改进调制波；所述的均压方法基于预测控制计算所需注入的零序电压；每个载波周期中，通过预测和比较不同零序电压注入后，载波周期末态的直流电容电压的偏差值，选取使得直流电容电压偏差最小的零序电压，以控制二极管钳位型多电平变换器；具体为：(1)采样直流电容的电压、负载电流和各相调制波，初始化零序因子k＝0；(2)根据三相调制波，生成零序电压u_z＝k(1‑u_max)+(1‑k)(‑1‑u_min)；其中u_max和u_min分别为所有相调制波的最大值和最小值，k为零序因子，满足0≤k≤1；(3)计算注入上述零序电压u_z后的直流电容组各悬浮节点的导通因子；a)根据采样的各相调制波和生成的零序电压，生成各相的改进调制波；b)根据改进调制波和载波调制原理，计算直流电容组各悬浮节点的导通因子；(4)根据直流电容组各悬浮节点的导通因子和负载电流，计算该载波周期中流出直流电容组各悬浮节点的电流；(5)根据直流电容组各悬浮节点电流，计算该载波周期流入各直流电容的电流，并预测该载波周期末态时各直流电容的电压值；(6)评估不同零序电压注入后的代价函数，代价函数为该载波周期末态各直流电容电压的偏差值的绝对值之和；(7)递增零序因子k＝k+Δk，重复步骤(2)‑步骤(6)，直到k>1.0，其中Δk为零序因子步长，满足0≤Δk≤1；(8)选取使得代价函数最小的零序电压，以控制二极管钳位型多电平变换器。