申请/专利权人：杭州电子科技大学

申请日：2021-07-26

公开（公告）日：2023-01-24

公开（公告）号：CN113572382B

主分类号：H02M7/487

分类号：H02M7/487;H02M1/12;H02M1/15;H02M7/5387;H02J3/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.01.24#授权;2021.11.16#实质审查的生效;2021.10.29#公开

摘要：本发明一种模块化多电平矩阵变换器的电容电压波动抑制方法，包括以下步骤：步骤1，根据系统的输入及输出的电压和电流对变换器进行建模，得到桥臂的功率，进而得到子模块电容电压波动的表达式；步骤2，根据上述得到的子模块电容电压波动纹波的公式，分析引起桥臂电容电压的主导因素；步骤3，针对输入输出频率相近的情况下，提出双正弦波桥臂注入法的参数设计。本发明能够有效的抑制在此工况条件下的子模块电容电压波动过大的情况，且完全不影响系统的输入输出。

主权项：1.一种模块化多电平矩阵变换器的电容电压波动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据系统的输入及输出的电压和电流对变换器进行建模，得到桥臂的功率，进而得到子模块电容电压波动的表达式；根据3×3型模块化多电平矩阵变换器M3CM3C的拓扑结构，系统具体包括9个桥臂，每个桥臂上包括N个子模块单元以及一个桥臂电感，每个子模块单元包括一个H桥以及一个电容，定义输入电压和电流为：Ua＝V1sinω1tia＝I1sinω1t 输出电压和电流为： 其中，ω1，ω2分别为输入输出三相的角频率，Ux为输入电压，ix为输入电流的幅值，Uy为输出电压，iy为输出电流，V1为输入电压的幅值，V2位输出电压的幅值，I1、I2分别为输入输出电流的幅值；其中x＝a,b,c为输入的三相，y＝u，v，w为输出的三相，为初始条件下输入与输出之间的相位角；根据基尔霍夫电流及电压定律：ix＝ixu+ixv+ixwiy＝iay+iby+icyUxu＝Ux-Uu-Uno-ULxuUxv＝Ux-Uv-Uno-ULxvUxw＝Ux-Uw-Uno-ULxw当系统正常工作的情况下，根据系统的拓扑结构的特点，三相是处于对称的状态，则有：ixy为xy相的桥臂电流；Uxy为xy相的桥臂电压，Uno为输出三相到输入三相的中性点之间的电位差；进而得到au相桥臂的功率Pau： 取子模块电容电压的波动的交流分量为Q为常数，和系统桥臂的子模块个数、电容以及全体子模块的平均电压相关，其中为： 步骤2，根据上述得到的子模块电容电压波动纹波的公式，分析引起桥臂电容电压的主导因素；从桥臂功率的波动以及子模块电容电压的波动表达式上看到，当ω1趋向于ω2时，由于成分中的和子模块的电容电压的波动的频率会很小，且幅值很大，同时和输入输出的幅值有比较大的影响，当V1I2与V2I1相差越大，其波动幅值越大；当输入和输出的频率相近时，影响其波动包括的因素是ω1-ω2的功率分量，通过注入来抵消ω1-ω2的功率分量；根据三角函数之间的转换公式：2sinω1t*sinω2t＝cosω1-ω2t-cosω1+ω2t考虑到输入和输出的角频率的关系，提出双正弦波注入的角频率取为ω3＝ω1+ω1-ω2，ω4＝ω2-ω1+ω2，通过注入这两种频率，产生ω1-ω2的波动，但在注入双正弦波桥臂电流之后，产生新的频率的桥臂功率波动；步骤3，针对输入输出频率相近的情况下，提出双正弦波桥臂注入法的参数设计；注入后的桥臂功率表达式为： 其中，θ1和θ2分别为注入桥臂电流的相角，A，B为注入电流的幅值；通过选择注入电流的幅值A和B，产生ω1-ω2的波动分量，其次满足在注入后，桥臂功率中产生的新的波动分量相互抵消，幅值A，B满足将三个ω1-ω2的分量抵消，同时将两个2ω1-ω2的的分量抵消，最后通过拓扑的特殊性，确定所有桥臂的注入分量的相角，以实现在注入新的桥臂电流之后，不影响系统整体的输入输出，注入的环流仅在系统内部起到相互抵消的作用，即注入之前的低频项和通过AV1cosω1-ω3t-θ1和进行抵消，对于注入新产生的低频振荡功率BV1cosω1-ω4t-θ2和自行抵消，剩余便全是高频分量，而高频分量在子模块电容电压上的反应很小，并不会产生低频、高幅值的波动，从而实现对子模块电容电压波动的抑制。

全文数据：

权利要求：

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