[发明专利]一种频率交错的换流器单元及控制方法

说明书

本发明公开了一种频率交错的换流器单元及控制方法，本发明提供了一种频率交错的换流单元，所述频率交错的换流单元由N个子模块串联构成，所述子模块由变流单元和控制单元构成；所述变流单元包含功率半导体器件与直流电容，实现直流交流变换；所述控制单元产生控制信号控制变流单元功率半导体器件开通关断；所述控制信号由载波与调制波比较产生；所述换流单元的控制方法在于，N个子模块包括至少M个不相同的载波频率，M为大于等于2的整数。本方案通过预设不同载波频率以及分组切换的方式解决分布式电力电子换流器高次谐波相互叠加以及谐振的问题。

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术领域，具体的，涉及一种频率交错的换流器单元及控制方法。

背景技术

电力电子由功率半导体器件的导通(1)和关断(0)来构造信号，只能以方波的形式体现，所以只能采用高频的信号将想要得到的信号按照规律进行切割，这些高频的信号就是载波(通常为三角波)，想要得到的信号就是调制波，如图1所示，调制波以正弦波为例，实际输出的信号实际上是高频信号和正弦波信号的叠加，这些高频信号决定了功率半导体器件开通、关断状态的切换频率，即开关频率，因此，通常情况下调制时采用的载波信号决定了功率半导体器件的开关频率，也可以说二者是一一对应的；采用上述调制方式，最终得到的输出波形中除了包含正弦波信号外，还会得到开关频率次的谐波信号，可以采用滤波器对这些高频的信号进行滤除，但最终还会剩余一部分的高次谐波，注入系统中会造成不利的影响。

在多个电力电子换流器单元子模块并联或串联时，高次谐波可能会造成更严重的问题：现有技术中各个换流器单元子模块采用相同的载波频率，各个换流器单元子模块的高次谐波会存在相互叠加的情况，会造成个别频率的谐波严重超标，甚至会造成谐振现象；现有技术中也有提出采用载波移相的调制方式，这种方式的实质上将各个换流器单元子模块的载波相位错开，以实现相互抵消，这种方式要求有一个主控制单元与各个换流器单元子模块的控制单元通讯，对载波进行同步，对控制系统的实时性要求很高，很多应用场合下，换流器单元是分布在不同的区域，并不具备设置主控制单元的条件。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种频率交错的换流器单元以及控制方法，通过预设不同载波频率以及分组切换的方式解决分布式电力电子换流器高次谐波相互叠加以及谐振的问题。

为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种频率交错的换流器单元，所述频率交错的换流器单元由N个子模块串联构成，所述N为大于等于2的整数；所述子模块由变流器单元和控制单元构成；所述变流器单元包含功率半导体器件与直流电容，实现直流交流变换；所述控制单元产生控制信号控制变流器单元功率半导体器件开通关断；所述控制信号由载波与调制波比较产生；所述调制波由控制单元计算产生，或由外部控制单元下发；所述换流器单元的控制方法在于，N个子模块包括至少M个不相同的载波频率，M为大于等于2的整数；

所述子模块控制单元在所述M个载波频率中选取至少2个载波频率作为本组预设值，子模块的实际载波频率在本组预设值中选择切换。

作为优选，调制波由两种方式产生，第一种是在换流器单元的控制单元与外部控制单元通讯的情况下，所述调制波、载波频率由外部控制单元下发。第二种是在所述换流器单元的控制单元不与外部控制单元通讯的情况下，所述调制波由控制单元计算产生；所述载波频率的预设值为调制波频率的3H倍,H为大于等于1的整数。

作为优选，所述子模块的实际载波频率在本组预设值中以一定的周期轮换；所述各个子模块的实际载波频率在轮换过程中是交错的，即在相同时刻，各个子模块的载波频率选取不同的值。

作为优选，所述换流器单元串联在线路中，所述子模块分布安装在线路的各个位置，在线路首端或末端选择较高的载波频率，在线路中间选择较低的载波频率。

作为优选，所述子模块还包括滤波器，所述滤波器的输入端连接变流器单元的输出端，滤波器的输出端作为子模块输出端，所述M个载波频率的最小值大于所述滤波器的谐振频率；所述M个载波频率成等差数列。