[发明专利]一种中压混合模块化多电平变换器的载波移相调制方法

摘要

本发明公开了一种中压混合模块化多电平变换器的载波移相调制方法，所述中压混合模块化多电平变换器包含：直流电源、变换器主电路、负载、数据采集模块、给定输入模块、PID控制器、驱动模块。所述载波移相调制方法包含：计算各桥臂载波相位角、计算参考电压、生成驱动控制信号。本发明适用于中压直流电能变换领域，不仅能增加输出电压电平数，还能在桥臂子模块数较少的情况下使得输出波形谐波较小，采用全桥和半桥型子模块的混合模块化拓扑节约成本且使变换器增加直流故障阻断能力。

主权项

1.一种中压混合模块化多电平变换器的载波移相调制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：计算各桥臂载波相位角中压混合模块化多电平变换器由直流电源、变换器主电路、负载、数据采集模块、给定输入模块、PID控制器和驱动模块组成，其中变换器主电路由三相组成，每相包含上下两个桥臂，每个桥臂均由N(N为正整数)个子模块及一个桥臂电抗器级联而成，每个桥臂的子模块由半桥型子模块和全桥型子模块组成，在上、下桥臂中，半桥型、全桥型子模块总和为N，载波移相调制方法写在驱动模块中；为了调制输出多电平阶梯波型，上桥臂的半桥型子模块和全桥型子模块所对应的相位角θph(i)和θpf(i)分别为见式(1)和式(2)，下桥臂的半桥型子模块和全桥型子模块所对应的相位角θnh(i)和θnf(i)分别见式(3)和式(4)；其中k为整数，i∈[1,N]，N为桥臂子模块数目；全桥型子模块的载波频率为fcf，半桥型子模块的载波频率为2fcf，全桥型子模块载波为偶数列，半桥型子模块载波为奇数列，相邻载波间的相位差均为2π/N，上、下桥臂之间载波整体相位差为θ；步骤2：计算参考电压由于电容的充放电过程需要电压平衡控制，因此加上平衡因子Δu，保证多电平变换器输出的参考电压能够稳定，进而使得调制出的驱动信号能够平稳；因此，上、下桥臂中的半桥型子模块对应的参考电压分别如(5)、(6)式，上、下桥臂中的全桥型子模块对应的参考电压分别如(7)、(8)式；其中U_dc为多电平变换器的直流母线电压，M(0≤M≤1)为电压调制比，ω₀为模块化多电平变换器参考电压的角频率，为j相参考电压的相角，Δu_nj(i)为第j相下桥臂第i个子模块的补偿电压；步骤3：生成驱动控制信号:直流母线电压为每个子模块供电，采用以上步骤1所设置的载波相位角确定各个模块对应的载波信号，再基于步骤2的参考电压信号，利用脉冲宽度调制的原理生成驱动控制信号，对中压混合型模块化变换器进行的开关控制，最终平稳输出多电平的阶梯波电压。