[发明专利]大范围电压失真最小化的级联型多电平逆变器的设计方法

摘要

一种大范围电压失真最小化的级联型多电平逆变器的设计方法，该方法基于KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件法，大大简化了导通角的计算量、计算过程简单，易于实现在线计算，同时基波电压适应范围宽，实现了大电压范围下的级联型逆变器最小化总谐波，改善了并网点电压的电能质量。

主权项

一种大范围电压失真最小化的级联型多电平逆变器的设计方法，所述的级联型多电平逆变器由N个逆变模块、N个直流电压源和一个控制器组成，每个逆变模块由四个全控开关器件及反并联二极管构成的H桥构成；所述逆变模块的直流母线正极与对应的直流电压源的正极相连，直流母线负极与对应的直流电压源的负极相连，所述逆变模块的导通角控制端与控制器对应的导通角信号控制端相连，所述逆变模块的交流输出端与所述的控制器对应的交流电压信号输入端相连；所述控制器的输出的导通角信号控制端与所述的对应的逆变模块的导通角的控制端相连，其输入的交流电压信号输入端与对应的逆变模块的交流输出端相连，其特征在于：所述的设计方法包括如下步骤：1)按公式(12)计算调制系数m的下界点M_min(S)，须满足λ≥2S‑1，$M_{\min }\left(S\right)=\frac{4}{\mathrm{\π}}\underset{j=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{1-{\left(\frac{2j-1}{2S-1}\right)}^2}---\left(12\right)$其中，S为阶梯级数，S＝1,2,...,H，H为级联型多电平逆变器的最高电平数，j为电平数；2)选择阶梯级数S₀，所述的调制系数m∈(M_min(S₀),M_min(S₀+1)]，当调制系数m处于区间(0,M_min(H+1)]的情形，S₀满足当调制系数m在区间内时，则选择S₀＝H，其中j为电平数，j＝0,1,2,…,H，λ为参数；3)通过公式(11)计算参数λ：$\underset{j=1}{\overset{s_0}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{1-{\left(\frac{2j-1}{\mathrm{\λ}}\right)}^2}=\frac{\mathrm{\π}}{4}m---\left(11\right)$4)按公式(10)计算各导通角θ_j的正弦，其中j＝1,2,…,H，如果θj的正弦超过了1，令其为1：$\sin {\mathrm{\θ}}_j^{*}=\frac{2j-1}{\mathrm{\λ}},j\∈\stackrel{\‾}{J}\left({\mathrm{\θ}}^{*}\right)---\left(10\right)$5)根据反三角函数确定各级电平的导通角θ_j,j＝1,2,...,H；6)由式子H＝2^N‑1，确定所述的逆变模块和直流电压源的数量N。