[发明专利]一种模块化多电平变换器旋转非连续控制方法

说明书

本发明公开了一种模块化多电平变换器旋转非连续控制方法，包括如下步骤：S1、确定级联H桥个数N，电路的开关频率k，根据级联H桥个数N，确定三角载波V_c的移相角θ和所需要的三角载波V_c个数N；S2、确定电路直流侧电压V_in，电路中阻感负载R和L；S3、确定调制度m和钳位角度α，得到旋转DPWM调制波，在旋转DPWM调制波调制下生成相应电路拓扑的左侧桥臂调制波和右侧桥臂调制波，左侧桥臂调制波和右侧桥臂调制波均包括钳位部分和调制部分并分别与三角载波相比较产生驱动信号，进而驱动电路，从而完成相应调制过程。在钳位时间内，开关保持常通或者关断状态，在正常调制时间内，开关高频动作。

技术领域

本发明涉及多电平逆变器技术领域，尤其是一种模块化多电平变换器旋转非连续控制方法。

背景技术

近年来，多电平逆变器已被广泛应用于高压和大功率系统。多电平逆变器具有高电压系统能力、低谐波失真、易于扩展和高容错能力等优点。因此，多电平逆变器广泛应用于高压直流输电系统和可再生能源系统。多电平逆变器有多种拓扑结构，其中级联H桥是应用最广泛的拓扑结构之一。级联H桥的调制方式有很多种，包括载波移相、载波层叠、不连续调制等。载波移相调制技术具有很大的性能优势，既可以保证模块之间的功率平衡，又可以保证输出波形的质量，因此被广泛应用于工业领域。但是，载波移相调制存在开关频率高、电路损耗大、电路效率低等局限性。由于不连续调制电路效率高，开关次数少，应用场合也在逐渐增加。

通过观察不难发现DPWM只有在钳位部分开关状态保持不变，剩余时间内开关仍处于高频动作。由于一种新型的旋转型调制波的出现，它可以大大降低保证开关的受热和损耗均衡。因此本专利中将旋转型调制波和DPWM相结合，提出一种旋转DPWM调制方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种模块化多电平变换器旋转非连续控制方法，比传统DPWM调制有更少的开关次数，开关损耗低，电路效率得到提升，模块间受热均衡，进而能够延长开关使用寿命，提升电路可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种模块化多电平变换器旋转非连续控制方法，包括如下步骤：

S1、确定级联H桥个数N，电路的开关频率k，根据级联H桥个数N，确定三角载波V_c的移相角θ₁和所需要的三角载波V_c个数N；

S2、确定电路直流侧电压V_in，电路中阻感负载R和L；

S3、确定调制度m和钳位角度α，得到旋转DPWM调制波，在旋转DPWM调制波调制下生成相应电路拓扑的左侧桥臂调制波和右侧桥臂调制波，所述左侧桥臂调制波和右侧桥臂调制波均包括钳位部分和调制部分并分别与三角载波相比较，当左侧桥臂调制波或右侧桥臂调制波大于三角载波时，生成的驱动信号为高；当左侧桥臂调制波或右侧桥臂调制波小于三角载波时，生成的驱动信号为低，在钳位时间内，开关保持常通或者关断状态，在正常调制时间内，开关高频动作，进而驱动电路，从而完成相应调制过程。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S1中三角载波移相角θ₁的表达式为：

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中钳位角度α采用30°、 60°和120°任一个角度。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中旋转DPWM调制波表达式为：

其中，V_Dref是由由传统DPWM调制波改进而来的调制波，V_dclamp表示是一个钳位型调制波，正负半周幅值相同，且正负半周期内幅值保持恒定，用来钳位开关，使开关保持某种状态；