[发明专利]用于NLM-MCSC的电感电流均衡控制方法及系统

说明书

本发明适用于换流器领域，提供了一种用于NLM‑MCSC的电感电流均衡控制方法及系统，当一相电流电平数上升而另一相电流电平数下降时，找出下降相上桥臂开通的所有模块集合记为SMp以及上升相下桥臂开通的所有模块集合记为SMn；判断两相间瞬时线电压的极性；根据判断结果，从模块集合SMp和模块集合SMn中选定一个模块，对该模块的上升相和下降相桥臂进行切换，均衡电感电流。充分发挥因NLM策略本就需要进行的切换机会，尽可能平衡电感电流，且能同时保证上下电感均实现电流均衡，从而避免模块间环流。

技术领域

本发明属于换流器领域，特别涉及一种用于NLM-MCSC的电感电流均衡控制方法及系统。

背景技术

多电平电流源换流器(Multilevel Current Source Converter，简称MCSC)以其高电流输出能力、直流侧电流连续调节能力，以及良好的交流侧功率因数、谐波特性，适合应用于规模化电解制氢的交-直流变换。对于这种变换器已经有一定研究，目前这些研究的调制策略基于正弦脉宽调制(Sinusoidal pulse-width modulation，简称SPWM)及其衍生的方法。这种调制开关频率高，在电解制氢的高传输功率应用中将带来不可接受的损耗。最近电平调制(nearest level modulation，简称NLM)已在电压源型模块化多电平换流器中得到广泛应用。当模块数较多时，其能以接近工频的开关频率实现良好的谐波特性。

采用SPWM的MSCS具有较高的开关频率，每个模块的电感(图1的L_pi和L_ni)在一个周期内的平均电压相近，因而可以实现伏秒平衡，模块参数相同时能够自行均流。与之不同的是，由于MCSC的NLM中电流电平数目变化周期等于工频周期，当各个模块按顺序依次投切时，各模块电感承受的平均电压不相等，从而使模块之间直流电流不相等。这导致交流侧谐波特性变差，且器件关断电流不均衡而不能被充分发挥。为此，需要在模块投切时考虑对电感电流进行主动均衡。

发明内容

针对上述问题，一方面，本发明提供了一种用于NLM-MCSC的电感电流均衡控制方法，所述均衡控制方法包括：

当电流电平数发生变化，一相电流电平数上升而另一相电流电平数下降时，找出下降相上桥臂开通的所有模块集合记为SM_p以及上升相下桥臂开通的所有模块集合记为SM_n；

判断两相间瞬时线电压的极性；

根据判断结果和各个模块的直流电感电流，从模块集合SM_p和模块集合SM_n中选定一个模块，对该模块的上升相和下降相桥臂进行切换，均衡电感电流。

其中，所述根据判断结果和各个模块的直流电感电流，从模块集合SM_p和模块集合SM_n中选定一个模块，对该模块的上升相和下降相桥臂进行切换具体包括：

当两相间瞬时线电压大于零，比较模块集合SM_p中所有上直流电感电流和模块集合SM_n中所有下直流电感电流，找出最小直流电感电流；

选定最小直流电感电流对应的模块；

根据最小直流电感电流对应的一侧桥臂，对选定模块该侧桥臂的上升相和下降相进行切换。

其中，所述根据判断结果和各个模块的直流电感电流，从模块集合SM_p和模块集合SM_n中选定一个模块，对该模块的上升相和下降相桥臂进行切换具体包括：

当两相间瞬时线电压小于零，比较模块集合SM_p中所有上直流电感电流和模块集合SM_n中所有下直流电感电流，找出最大直流电感电流；

选定最大直流电感电流对应的模块；