申请/专利权人：昆明理工大学

申请日：2022-03-16

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN114567191B

主分类号：H02M7/219

分类号：H02M7/219;H02M7/483;H02M7/5387

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.06.17#实质审查的生效;2022.05.31#公开

摘要：本发明涉及一种基于混合MMC的BTB换流器，包括整流侧MMC拓扑和逆变侧MMC拓扑，整流侧MMC和逆变侧MMC共用一条直流母线，直流母线电压为Vdc。针对电力电子换流器功率损耗大的问题，本发明提出一种基于混合MMC的BTB换流器，其每个桥臂的子模块采用一个SiCMOSFET器件和多个SiIGBT器件混合而成，利用SiCMOSFET的低开关损耗特性，将高频分量均集中在采用SiCMOSFET的子模块上，可以减小换流器的功率损耗。

主权项：1.一种基于混合MMC的BTB换流器的控制方法，其中，基于混合MMC的BTB换流器包括整流侧MMC拓扑和逆变侧MMC拓扑，所述整流侧MMC和逆变侧MMC共用一条直流母线，直流母线电压为Vdc；所述整流侧MMC和逆变侧MMC均采用三相六桥臂MMC结构，其中每相分别由上桥臂和下桥臂组成，所述上桥臂和下桥臂均分别由N个半桥子模块串联形成，且每相的上桥臂和下桥臂之间通过耦合电感Larm连接，半桥子模块的个数由输入的直流电压及采用的开关器件的耐压等级决定；所述整流侧MMC和逆变侧MMC的每一相均包括SiCMOSFET和SiIGBT，其中每一相上桥臂第一个子模块和下桥臂最后一个子模块采用SiCMOSFET器件，每一相剩余的其余子模块均采用SiIGBT器件；所述整流侧MMC的三相上桥臂第一个子模块的电容与逆变侧MMC的三相上桥臂第一个子模块的电容相连，整流侧MMC的三相下桥臂最后一个子模块的电容与逆变侧MMC的三相下桥臂最后一个子模块的电容相连；所述整流侧MMC拓扑通过三相中点与配网相连，所述逆变侧MMC拓扑通过三相中点与微网相连；所述整流侧MMC和逆变侧MMC之间连接了两个电容C，这两个电容C的中点和微网之间的连线表示零电位参考点；其特征在于：控制方法分为整流侧MMC控制方法和逆变侧MMC控制方法，具体包括以下步骤：S1：整流侧MMC控制方法的具体步骤为：S11：设定直流电压参考值，其与采集到的直流电压值相减后，经过PI调节器，可得到电流参考值，采集交流侧三相电流值与三相电压源电压值；S12：将步骤S11得到的交流侧三相电压源电压值通过锁相环装置，得到派克变换所需相位θ；S13：利用派克变换，将三相静止坐标系下的正弦交流量变换到两轴同步旋转坐标系DQ下的直流分量，即将步骤S11采集到的交流侧三相电流值通过派克变换转变为输出变量ivd、ivq，将步骤S11采集到的交流侧三相电压源电压值通过派克变换转变为扰动变量usd、usq；S14：将步骤S13得到的输出变量ivd、ivq与其指令值ivd*、ivq*相减后，经过PI调节器，再引入扰动变量usd、usq和电压前馈量ωLivd、ωLivq以消除DQ轴耦合部分，即可得到控制变量参考值idiffd*、idiffq*，最后经过DQ逆变换器得到所需三相的电压参考值；S15：采集第一个子模块和最后一个子模块的电容电压，并取其平均值得到uc，将其与子模块平均电容电压uc*相减后，经过PI调节器，再与引入的前馈量0.2Vo相加后可实现三次谐波电压的主动注入，将注入的三次谐波电压与步骤S14得到的三相电压参考值相减后，得到的电压参考值作为调制信号进入调制模块；S16：制定调制策略：每个桥臂由N个子模块组成，每个子模块的电容电压均为Vc＝VdcN,桥臂参考电压为Vref，调制策略中仅有第一个子模块采用SiCMOSFET，该子模块不再参与子模块电容电压的排序和挑选，而固定采用PWM调制，根据与三角载波电压ucarrier相比产生该子模块的驱动信号，其产生的电压为uPWM，剩余的子模块则采用最近电平调制，将其子模块电容电压利用算法进行升序排序，所需投入的K个子模块根据桥臂电流的方向和子模块电容电压来确定，整个桥臂投入的子模块数narm可由其余子模块的投入数nstep和第一个子模块的投切状态nPWM相加得到；S17：按照调制策略，根据桥臂电压与投入子模块的关系，针对上桥臂得到如下关系式：KVc＜urefu＜K+1VcS18：按照调制策略，利用取整函数Floor确定所需投入运行的子模块数K，根据桥臂电压与投入子模块的电容电压关系，得到第一个子模块的电压，计算公式如下： narm＝nstep+nPWMS19：按照调制策略，根据步骤S18计算得到的第一个子模块的电压，即第一个子模块的调制信号，在同一个桥臂中，将三角载波经过延时模块得到新的载波信号，该载波信号与调制信号进行比较产生第一个子模块的驱动信号；S2：逆变侧MMC控制方法的具体步骤为：S21：设定电流参考值，采集交流侧三相电流值和三相电压源电压值；S22：将步骤S21得到的交流侧三相电压源电压值通过锁相环装置，得到派克变换所需相位θ_inv；S23：利用派克变换，将步骤S21采集到的交流侧三相电流值通过派克变换转变为输出变量ivd_inv、ivq_inv，将步骤S21采集到的交流侧三相电压源电压值通过派克变换转变为扰动变量usd_inv、usq_inv；S24：将步骤S23得到的输出变量ivd_inv、ivq_inv与其指令值ivd_inv*、ivq_inv*相减后，经过PI调节器，再引入扰动变量usd_inv、usq_inv和电压前馈量ωLivd_inv、ωLivq_inv以消除DQ轴耦合部分，即可得到控制变量参考值idiffd_inv*、idiffq_inv*，最后经过DQ逆变换器得到所需三相的电压参考值，将其作为调制信号进入调制模块；S25：调制策略：调制策略同所述步骤S1中的步骤S16-S19。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 昆明理工大学 一种基于混合MMC的BTB换流器及其控制方法

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