[发明专利]适用NLC的级联型子模块工况模拟系统的电流控制方法

说明书

本发明提供了一种适用NLC的级联型变流器子模块工况模拟系统的电流控制方法，通过在电流控制器内补偿前馈电压，抵消由最近电平逼近调制导致的待测对象端口的脉冲电压干扰；用于补偿的所述前馈电压的方法，包括：方法一，计算两个待测子模块组投入子模块数目的差值，并将差值乘以单个子模块电容电压，从而生成前馈电压。方法二，采样待测对象端口的电压信号，并对其进行低通滤波，将滤波后的电压信号作为前馈电压。将与前馈电压补偿至电流控制器中，避免了由脉冲电压干扰导致的电流畸变。同时提供了一种级联型变流器子模块工况模拟系统及子模块测试方法。本发明可以较好地实现基于最近电平逼近调制的级联型变流器子模块的工况模拟。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种适用NLC(最近电平逼近调制)的级联型子模块工况模拟系统的电流控制方法，以及基于该电流控制方法实现的级联型子模块工况模拟系统和测试方法。

背景技术

近年来，级联型变流器凭借其模块化、易扩展等特点，在中高压输电场合得到广泛的应用。随着级联型变流器容量和电压等级的不断提升，级联变流器在运行过程中可靠性的评估和检测受到了越来越广泛的关注。早期为了对级联型变流器进行可靠性的评估和检测，往往需要搭建完整的级联变流器系统，但由于级联型变流器的可靠性主要取决于级联型变流器子模块的可靠性，因此通过级联变流器子模块工况模拟测试电路来评估级联系统的可靠性，成为了更加高效且节约成本的方法。

目前，级联型变流器的调制方法主要为最近电平逼近调制法。在该调制方法下，级联型变流器子模块输出的脉冲电压具有脉冲幅值大，脉宽较宽等的特点，子模块可能会长时间的开通或关断，这使得待测对象脉冲电压对电流控制器产生了较大干扰，从而使得电流控制器难以稳定地控制电流。

经过检索发现：

专利号为ZL201910083488.1的中国发明专利，公开了一种《级联型变流器多子模块多工况模拟的测试电路》，包括：电流发生器，用于生成测试电流，包括三端口变流器及其对应的滤波器；子模块系统，包括串联连接的上桥臂测试单元模块和下桥臂测试单元模块，上桥臂测试单元模块包括若干串联连接的上桥臂测试单元，下桥臂测试单元模块包括若干串联连接的下桥臂测试单元，其中每一个测试单元均包括两个反向串联连接的被测子模块。上桥臂测试单元和下桥臂测试单元接收电流发生器生成的测试电流，并向外部输出各测试单元中被测子模块的电压信号，或，电压信号和电流信号。该专利可以实现对级联型变流器任意子模块的运行工况模拟，并且实现多个子模块在多种工况下的同时测试，节省测试成本并提升测试效率，但是仍然缺少有效方法来抑制由最近电平逼近调制导致的电压脉冲干扰。

专利号为ZL201910083490.9的中国发明专利，公开了一种《级联型变流器多子模块多工况模拟装置的控制方法及系统》，其中模拟装置包括用于生成测试电流的电流发生器及子模块系统，子模块系统包含串联的上、下桥臂测试单元，用于接收电流发生器产生的电流，并输出子模块的电容电压信号；级联变流器系统参数模型，用于向电流控制器和电压控制器输出与实际级联型变流器系统参数及运行工况相对应的电流和电压参考信号；电流控制器，用于生成电流发生器的控制信号；电压控制器，用于生成子模块系统各测试单元中开关器件的控制信号。该专利可以实现对级联型变流器任意子模块的运行工况模拟，并且实现多个子模块在多种工况下的同时测试，节省测试成本并提升测试效率和准确性，但是无法抑制由最近电平逼近调制导致的电压脉冲干扰。

也就是说，在传统的级联变流器子模块工况模拟测试电路中，缺少有效方法来抑制由最近电平逼近调制导致的电压脉冲干扰。为了消除子模块输出脉冲电压的影响，本领域通常通过添加额外的辅助电路，并控制辅助电路与子模块协同运行，从而抵消子模块脉冲电压对电流控制器带来的干扰。但额外的控制电路增加了控制的复杂性以及模拟测试电路的制造成本，且由开关死区导致的控制延时将导致辅助电路与脉冲电压的同步性降低，进而导致辅助电路无法很好地抵消脉冲电压的干扰。

因此，本领域亟需一种更简便，更节约成本的级联变流器子模块工况模拟系统和对应的电流控制方法。

发明内容