一種改進的最近電平逼近調(diào)制算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改進的最近電平逼近調(diào)制算法，在級聯(lián)多電平產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的過程中，控制系統(tǒng)根據(jù)參考電壓峰值與子模塊電壓做除法的余數(shù)情況，實時計算峰值附件參考電壓的面積，進而確定最后一級子模塊的精確工作時間：如果余數(shù)不超過參考電壓的二分之一，則將該余數(shù)以及上一區(qū)間對應(yīng)的正弦面積求和，進而計算對應(yīng)子模塊的作用時間；如果余數(shù)大于參考電壓的二分之一，則計算該余數(shù)對應(yīng)的正弦面積，進而計算對應(yīng)子模塊的作用時間。采用本法可以避免傳統(tǒng)最近電平逼近算法在峰值附近時產(chǎn)生的等效面積誤差，提高最后一級子模塊輸出電壓的等效面積精度，從而提高控制系統(tǒng)的性能。
【專利說明】-種改進的最近電平逼近調(diào)制算法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及級聯(lián)多電平變流器中壓應(yīng)用領(lǐng)域，主要是級聯(lián)數(shù)在一二十個左右的應(yīng) 用。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，應(yīng)用于級聯(lián)多電平（MMC)的調(diào)制算法主要有W下H種；載波移相正弦脈寬 調(diào)制、空間矢量脈寬調(diào)制和最近電平逼近調(diào)制。
[0003] 1)載波移相正弦脈寬調(diào)制
[0004] 載波移相正弦脈寬調(diào)制算法的基本思想；通過采用n個頻率和幅值均相同，相角 一次移開2 n /n相位角的H角載波，分別對應(yīng)每個橋臂的n個子模塊，再同控制器產(chǎn)生的同 一條正弦調(diào)制波進行比較，從而產(chǎn)生n組觸發(fā)信號，分別控制該橋臂上n個子模塊的投入和 切除。將每相橋臂各子模塊的輸出電壓進行疊加，便得到MMC每相橋臂交流側(cè)的輸出電壓 波形。
[0005] 載波移相正弦脈寬調(diào)制算法對調(diào)制波的跟蹤性能好，實現(xiàn)方式簡單，且在較低的 開關(guān)頻率下，能夠得到較高等效開關(guān)頻率，能夠明顯地改善換流器交流側(cè)輸出電壓的波形 質(zhì)量，因此在低電平MMC中得到了廣泛的應(yīng)用。但隨著MMC電平數(shù)的增加，載波的數(shù)目也增 力口，導(dǎo)致載波移相正弦脈寬調(diào)制算法變得越來越復(fù)雜。
[0006] 2)空間矢量脈寬調(diào)制
[0007] 每相橋臂由化個子模塊串聯(lián)而成的MMC，每相橋臂最多可W輸出（n+1)種電平， 則MMC共有（n+1) 3種電平輸出，定義每種電平輸出狀態(tài)對應(yīng)于1個電壓矢量，則可將MMC電 壓矢量分為H類；偶兀余矢量、奇兀余矢量和廣義零矢量?？臻g矢量脈寬調(diào)制算法的基本思 想是;MMC的H類電壓矢量W 60°為基準，將空間分為6個扇區(qū)。首先，確定參考電壓矢量 (MMC所需輸出的電壓矢量）的扇區(qū)位置。然后，在參考電壓矢量所在的扇區(qū)，合理的選擇電 壓矢量對參考矢量進行合成。最后，根據(jù)伏砂平衡原理，對兀余矢量和廣義零矢量的作用時 間進行合理分配，從而確定每相橋臂各子模塊的投切狀態(tài)。
[0008] 空間矢量脈寬調(diào)制算法在MMC電平數(shù)較低時，能夠?qū)崿F(xiàn)對MMC的PWM控制。但由 于空間矢量脈寬中電壓空間矢量數(shù)目與電平數(shù)成立方關(guān)系，當MMC電平數(shù)較多時，其控制 算法將變得復(fù)雜。因此，空間矢量脈寬調(diào)制在MMC電平數(shù)目較多時難W得到應(yīng)用。
[0009] 3)最近電平遍近調(diào)制
[0010] 最近電平逼近調(diào)制算法的基本思想是：當MMC電平數(shù)足夠多時，可W使用階梯波 通過瞬時電平疊加對調(diào)制波直接進行逼近，而不再需要采用脈寬控制的方法。
[0011] 最近電平逼近調(diào)制較之載波移相正弦脈寬調(diào)制和空間矢量脈寬調(diào)制，其期間開關(guān) 頻率低、開關(guān)損耗小，且由于不需控制脈沖寬度，實現(xiàn)方式更簡單。當MMC應(yīng)用于高壓、大功 率直流輸電時，為滿足系統(tǒng)要求，MMC通常在每相橋臂上串聯(lián)的子模塊個數(shù)很多，往往達幾 十至數(shù)百。且MMC在最近電平逼近調(diào)制下能夠獲得諧波含量很低的輸出波形。因此在高壓、 大功率的MMC-HVDC場合，最近電平逼近調(diào)制算法具有明顯的優(yōu)勢。
[0012] 但是最近電平逼近調(diào)制算法也存在缺陷，主要有兩個方面的問題；1)最近電平逼 近調(diào)制算法的電壓分辨率為子模塊直流電壓U。的二分之一，因此，當參考電壓的峰值與子 模塊直流電壓值相除的余數(shù)不大于Ut/2,將會導(dǎo)致逆變器輸出電壓等效面積小于參考電壓 的面積；2)余數(shù)大于&/2時，則會導(dǎo)致輸出電壓等效面積大于參考電壓的面積。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的W上缺點，本發(fā)明的目的針對傳統(tǒng)最近電平逼近調(diào)制策略，根據(jù) 調(diào)制電壓的峰值和子模塊的電壓值，實時計算峰值附近子模塊投入的時間，使之克服現(xiàn)有 技術(shù)的W上缺點。
[0014] 本發(fā)明的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。
[0015] 一種改進的最近電平逼近調(diào)制算法，在級聯(lián)多電平產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的過程中，控制 系統(tǒng)將調(diào)制電壓峰值與子模塊直流電壓值做除法向下取整并取余數(shù)，根據(jù)該余數(shù)和子模塊 直流電壓二分之一的關(guān)系確定最大投入模塊數(shù)量；在需要投入的模塊數(shù)為最大模塊數(shù)減一 時，按照傳統(tǒng)的最近電平逼近調(diào)制算法進行調(diào)制；最后一級子模塊的工作時間實時計算的 具體方法如下：如果調(diào)制電壓峰值與子模塊直流電壓值相除后的余數(shù)不超過子模塊直流電 壓的二分之一，則將該余數(shù)W及上一區(qū)間對應(yīng)的正弦面積求和，進而計算對應(yīng)子模塊的作 用時間；如果調(diào)制電壓峰值與子模塊直流電壓值相除后的余數(shù)大于子模塊直流電壓的二分 之一，則計算該余數(shù)對應(yīng)的正弦面積，進而計算對應(yīng)子模塊的作用時間；W此控制最后一級 子模塊的工作時間。
[0016] 采用本法可W避免傳統(tǒng)最近電平逼近算法在峰值附近時產(chǎn)生的等效面積誤差，提 高峰值附近子模塊輸出電壓的等效面積精度，從而提高控制系統(tǒng)的性能。
[0017] 本發(fā)明提供的調(diào)制方法既能充分發(fā)揮最近電平逼近算法所具有的實現(xiàn)簡單優(yōu)點， 又能避免在峰值附近W及最小電壓分辨率帶來的等效面積誤差，提高控制系統(tǒng)的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是傳統(tǒng)級聯(lián)多電平最近電平逼近調(diào)制
[0019] 圖2是本發(fā)明提出的最近電平調(diào)制改進算法的第一種情況，也即級聯(lián)多電平變 流器控制系統(tǒng)輸出的調(diào)制電壓峰值與變流器子模塊直流電壓U。相除后的余數(shù)不超過 0.5U。，此時需要將余數(shù)對應(yīng)正弦面積W及上一區(qū)間對應(yīng)的正弦面積求和，然后確定出最后 一級子模塊的作用時間
[0020] 圖3是本發(fā)明提出的最近電平調(diào)制改進算法的第二種情況，也即級聯(lián)多電平變流 器控制系統(tǒng)輸出的調(diào)制電壓峰值U,p與變流器子模塊直流電壓U。相除后的余數(shù)大于0.抓。， 此時需要計算出余數(shù)對應(yīng)正弦面積，然后確定出最后一級子模塊的作用時間
[0021] 圖4是本發(fā)明提出的改進算法實施流程圖

【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0023] 采用改進的最近電平逼近調(diào)制算法，設(shè)級聯(lián)多電平變流器子模塊直流電壓為U。， 變流器控制系統(tǒng)輸出的調(diào)制電壓峰值為&P，瞬時值為，變流器總的模塊數(shù)為N，采用本發(fā) 明的調(diào)試算法流程如圖4所示，【具體實施方式】如下：
[0024] 1)確定調(diào)制電壓的峰值&P，將與U。進行取整除并向下取整運算
[002引 IW = UspZU (1)
[0026] 2)利用式判斷需要投入的最大模塊數(shù)
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種改進的最近電平逼近調(diào)制算法，在級聯(lián)多電平產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的過程中，控制系 統(tǒng)將調(diào)制電壓峰值與子模塊直流電壓值做除法向下取整并取余數(shù)，根據(jù)該余數(shù)和子模塊直 流電壓二分之一的關(guān)系確定最大投入模塊數(shù)量；在需要投入的模塊數(shù)為最大模塊數(shù)減一 時，按照傳統(tǒng)的最近電平逼近調(diào)制算法進行調(diào)制；最后一級子模塊的工作時間實時計算的 具體方法如下：如果調(diào)制電壓峰值與子模塊直流電壓值相除后的余數(shù)不超過子模塊直流電 壓的二分之一，則將該余數(shù)以及上一區(qū)間對應(yīng)的正弦面積求和，進而計算對應(yīng)子模塊的作 用時間；如果調(diào)制電壓峰值與子模塊直流電壓值相除后的余數(shù)大于子模塊直流電壓的二分 之一，則計算該余數(shù)對應(yīng)的正弦面積，進而計算對應(yīng)子模塊的作用時間；以此控制最后一級 子模塊的工作時間。
【文檔編號】H02M7/49GK104362879SQ201410561811
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】熊成林, 馮曉云, 吳瑕杰, 宋文勝, 韓昆 申請人:西南交通大學(xué)