[发明专利]一种双馈抽水蓄能机组用三电平变流器降低损耗的调制方法

说明书

本发明涉及一种双馈抽水蓄能机组用三电平变流器降低损耗的调制方法，属于电力电子器件技术领域。该方法具体包括：利用机侧变流器端三相电压，计算合成电压矢量大小及其相位，通过判断合成电压大小，确定其在扇区中的位置，当其处于低调制度时，通过降低不同扇区中损耗最大器件的工作时间，同时考虑新电的开关顺序对中性点的影响，获得改进调制策略，从而实现降低三电平变流器功耗最大器件的损耗和结温的目的。该有效降低双馈抽水蓄能机组用三电平变流器功耗最大器件损耗和结温，为提高IGBT器件运行可靠性及其使用寿命提供技术支持。

技术领域

本发明属于电力电子器件技术领域，涉及一种双馈抽水蓄能机组用三电平变流器降低损耗的调制方法。

背景技术

由于双馈电机具有变速恒频及其功率解耦能力的优点，基于双馈电机的抽水蓄能机组不仅可以提高水泵水轮机运行效率，改善运行条件，提高水泵工况下自主调频能力，还可以通过有功、无功的快速调节提高系统的稳定性。中点钳位型(NeutralPointClamped,NPC)是其常采用的拓扑结构，然而，这种结构中功率器件使用较多，开关过程电流流通路径复杂，造成器件损耗和热分布不均，其中发热严重的功率器件会影响变流器运行可靠性和使用寿命。目前对于三电平变流器功率器件损耗问题已有学者开展了一些研究，针对降低发热严重器件的结温，可从变流器拓扑结构和调制策略方面进行改善，但是采用新型ANPC拓扑结构增加了功率器件数量，同时传统调制策略需增加对钳位功率器件的控制，这就增加了变流器控制的复杂性和难度；改进调制策略通过改变开关顺序中单个开关模式连续导通时间，降低了变流器单相损耗严重的功率器件，但是这种调制策略会增加其他开关模式对应的作用时间，增加其余两相功率器件损耗，这会使得变流器器件结温分布不均程度增加。因此，为了提高双馈抽水蓄能机组用三电平变流器运行可靠性，急需一种降低其功耗最大器件的损耗的控制方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双馈抽水蓄能用三电平变流器降低损耗的调制方法，该方法通过降低功耗最大器件的工作时间，能够有效降低功耗最大器件的损耗和结温，同时保证中性点电压平衡，提高变流器运行可靠性和使用寿命。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双馈抽水蓄能机组用三电平变流器降低损耗的调制方法，包括以下步骤：

S1：根据机侧三相电压计算电压合成矢量u_ref以及相位角

S2：当2V_dc/3>u_ref>V_dc/3，电压合成矢量运行在每个扇区的2、3、4区域，此时，采取传统调制策略，获得脉宽信号；

S3：当V_dc/3>u_ref，电压合成矢量运行在每个扇区的1区域，根据相位角的大小，采取改进调制策略，获得脉宽信号；

S4：当相位角在[0,60°]、[60°,120°]，采用扇区Ⅰ和Ⅱ改进开关顺序；在[180°,240°]、[240°,300°]，采用扇区Ⅳ和Ⅴ改进开关顺序；

S5：当相位角在[120°,180°]，采用扇区Ⅲ改进开关顺序，在[300°,360°]，采用扇区Ⅵ改进开关顺序。

进一步，在步骤S4中所述改进开关顺序获得的具体步骤为：

在负载电流i>0时，电压合成矢量作用于扇区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，功率器件V_T2和D_T1损耗较大，为了降低其损耗，减小P和O开关状态的作用时间，同时考虑开关矢量切换时只有一个开关顺序变化并且尽量保持三相损耗平衡，得到扇区Ⅰ、Ⅱ的改进开关顺序；