[发明专利]一种模块化多电平整流器中改进的混合单周期控制法

摘要

本发明公开了一种模块化多电平整流器中改进的混合单周控制法。在经典的单周控制(OCC)和伏秒等效原理的基础上，建立了模块化多电平整流器MMR桥臂等效占空比和各子模块的工作周期之间的对应关系；然后通过正确方向下的虚拟循环映射，平衡动态电容电压并且降低子模块的开关频率，消除直流电压二次谐波，具有单相接地故障容错能力，提出了基于恒功率控制的负序电压补偿法，从而消除直流电压纹波。由于整流器工作在单位功率因数，其对栅极电感的要求也有所下降。整体控制方案只需要一个PI控制器，故该简化的控制方案大大降低了系统成本和系统控制的复杂性。

主权项

1.一种模块化多电平整流器中改进的混合单周期控制法，其特征在于：在经典的单周期控制和伏秒等效原理的基础上，建立了模块化多电平整流器任意一相的上桥臂和下桥臂的等效占空比与各子模块的工作周期之间的对应关系，模块化多电平整流器单相输入相电压Uj，j＝a,b,c的范围能够分为四个区域I–IV；表一 VSM转移关系分析其中：Vc为子模块电容电压，1’至4’代表了上臂四个虚拟子模块VSM，而5’至8’代表下臂四个虚拟子模块VSM；1表示VSM开通，0表示VSM关断；(1:0)表示脉冲宽度调制PWM信号从1变化到0，对应上桥臂等效占空比djn，j＝a,b,c，n＝1～4，djn表示第j相的第n个虚拟子模块VSM的上桥臂等效占空比；(0:1)表示PWM信号从0变化到1，工作周期等于(1‑djn)；在电网发生单相接地故障SLG时，通过调节上下桥臂等效占空比，能够抑制直流电压波动，维持直流母线电压的稳定；根据伏秒平衡，工作在四个区域I–IV时，下桥臂等效占空比Djn和上桥臂等效占空比djn之间分别存在如表二所示的以下关系：表二 Djn和djn关系表其中：Ujn为整流器交流输入相电压，Udc为直流母线输出电压，Djn表示第j相的第n个虚拟子模块VSM的下桥臂等效占空比；利用表二关系能够平衡每个子模块动态电容电压并且降低每个子模块中绝缘栅双极型晶体管IGBT的开关频率，将上述表二关系代入如下所述的模块化多电平整流器的数学模型表达式：得到各区域混合单周控制的最终公式:区域I：区域II：区域III：区域IV：式中，Rs是输入电流的感应电阻，Ij为j相输入电流；通过上式，能够得到各区域输入虚拟循环映射VLM的控制信号。