[发明专利]一种中高频模块化多电平换流器死区控制方法

说明书

本发明公开了一种中高频模块化多电平换流器死区控制方法，包括下列步骤：功率系数计算步骤：根据中高频模块化多电平换流器的目标功率,直流侧电压与总负载电阻,确定功率系数m；导通角计算步骤：列出△θ₂，△θ₃，……至△θ_N‑1关于△θ₁的方程组,并令△θ_N＝π,N为该中高频模块化多电平换流器中上半桥子模块或下半桥子模块的个数；△θ₁～△θ_N为导通角，求解该方程组，PWM信号分配步骤：根据该中高频模块化多电平换流器中上半桥子模块或下半桥子模块的死区时间t_d，选取所述方程组中满足要求的一组解，生成导通角依次为△θ₁～△θ_N的PWM信号；按照逆序法将上述PWM信号依次分配给对应的上半桥子模块和下半桥子模块。

技术领域

本发明涉及电力电子领域的一种中高频模块化多电平换流器死区控制方法。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)由于其具备高度模块化,易扩展,输出电平高,谐波含量少等优点,在高压大功率直流输电领域受到了广泛的关注。中高频运行的模块化多电平换流器会一定程度地增加系统损耗,但是高频运行能够成比例地大幅降低换流变压器的体积、桥臂电感的电感值与子模块电容值,从而降低系统成本,同时使模块化多电平换流器能应用在大功率无线电能传输和直流微电网领域中。采用半桥子模块结构的模块化多电平换流器可以节省大量的高频变压器,节约系统成本。

模块化多电平换流器的子模块采用半桥拓扑结构,子模块的开关器件需要设置死区时间,死区的存在会产生死区效应,使得谐波环流增大,电压畸变率增加。死区电压会使得环流中引入锯齿波成分,增大谐波环流；死区电压产生越密集,死区效应越严重,模块化多电平换流器输出电压畸变率越大。模块化多电平换流器高频化后,死区电压产生更密集,死区效应更严重。中高频模块化多电平换流器死区控制方法可以解决工频情况下的死区效应问题,但无法克服高频情况下开关损耗过高的问题。

工频情况下模块化多电平换流器死区控制方法包括：最近电平逼近调制法和载波相移PWM法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种中高频模块化多电平换流器死区控制方法，其能消除上半桥子模块的模块电容,以及下半桥子模块的模块电容的电压均值跌落，减小环流谐波含量，消除非期望死区电平，保证中高频模块化多电平换流器的交流侧输出电压等于直流侧电压。

实现上述目的的一种技术方案是：一种中高频模块化多电平换流器死区控制方法，包括下列步骤：

功率系数计算步骤：根据中高频模块化多电平换流器的目标功率,直流侧电压与总负载电阻,确定功率系数m，计算公式为：其中：V_d为直流侧电压，P₀为目标功率，R为总负载电阻；

导通角计算步骤：根据条件以及Δθ_i+Δθ_N-i＝π，列出Δθ₂，Δθ₃，……至Δθ_N-1关于Δθ₁的方程组，求解该方程组，其中i＝1,2,…,N-1，Δθ_i为导通角且0≤Δθ_i≤π，N为该中高频模块化多电平换流器中上半桥子模块或下半桥子模块的个数,并令Δθ_N＝π；