[0068]
[0069] 式中：idiff j (t)表示t时刻的桥臂内部电流，idiff j (t+Ts)表示所预测的t+Ts时刻的 桥臂内部电流，下标diff j表示j相的桥臂内部电流，j =a，b，c，Lb表示桥臂的电感值，Rb表示 桥臂的电阻值，k表示补偿电平数，且k的取值范围如下：
[0070]
[0071]步骤3.2:计算桥臂电流的参考值，计算公式如下：
[0072]
[0073] 式中：CW + rj表示t+Ts时刻的桥臂内部电流参考值，叫⑴表示交流侧相电压，ij (t)表示交流侧相电流，j=a，b，c表示相序，R表示交流侧线路电阻值，L表示交流侧线路电 感值，λΕ表示误差反馈权重因子，ΔΕ为桥臂能量误差。
[0074] 所述步骤4包括:构建如下的代价方程：
[0075]
[0076] 计算k取不同值时的Jz值。
[0077]所述步骤5包括：
[0078]比较各个取值k对应的代价方程值Jz，选取Jz值最小时的k值，将index pj(i)数组中 indexPj(l)，indexPj(2)，···，加+ ? +*)对应的子模块作为上桥臂的投入的子模块；
[0079] 将indexnj(i)数组中indexnj(l)，indexnj(2)，…，?χ",(1 + Λζ + 幻对应序号的子模 块作为下桥臂的投入的子模块；
[0080] 对被选择的投入的子模块，给出上开关管导通、下开关管关断的触发指令;对其余 子模块，给出上开关管关断、下开关管导通的触发指令。
[0081 ]具体地，根据本发明提供的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，包括如 下步骤：
[0082] 步骤S1:根据MMC相电压的参考值ν> + 2：),计算t+Ts时刻上桥臂的开通子模块数 量：
；.计算t + T s时刻下桥臂的电压参考值：
[0083] 此处< 为子模块电压参考值，TS为采样间隔，Vdc为直流电压，roundO为四舍五入 取整函数；
[0084] 本实施例中，直流电压为Vdc = 20000V，子模块电压参考值为lC=1000V，采样间隔 为 Ts = 50ys。
[0085] 步骤S2:当上桥臂的电流i"(t)大于0,则将上桥臂子模块根据子模块电压大小升 序排列；当下桥臂的电流iw(t)大于0,则将下桥臂子模块根据子模块电压大小升序排列；当 上桥臂的电流i w(t)小于0,则将上桥臂子模块根据子模块电压大小降序排列；当下桥臂的 电流inj(t)小于0,则将下桥臂子模块根据子模块电压大小降序排列；
[0086] Vcpj (i) (Vcnj (i))为排列后的子模块电压值，indexpj (i) (indexnj (i))为排列后的 子模块电压对应的原始序号，i的范围为[1，2，一，《4为各相桥臂拥有子模块数量；
[0087]本实施例中各相桥臂拥有子模块数量为N=20。
[0088] 步骤S3.1:计算不同补偿电平下的桥臂内部电流预测方程，其计算式如下：
[0089]
[0090] 其中R b为桥臂的电阻值，L b为桥臂的电感值，k的取值范围为
[0091] 本实施例中桥臂电阻值为Rb = 0.1 Ω，桥臂电感值为Lb=15mH;
[0092] 步骤S3.2:计算桥臂内部电流的参考值，其计算式如下：
[0093]
[0094]其中λΕ为误差反馈权重因子，ΔΕ为桥臂能量误差；
[0095] 本实施例中λΕ = 〇.〇5,子模块电容值为C = 0.01F;
[0096] 步骤S4:根据步骤3计算得到的桥臂内部电流预测值，计算不同取值k的对应的代 价方程值，其计算式为：
[0097]
[0098]步骤S5:比较各个取值k对应的代价方程值Jz，选取Jz值最小的k，inde Xpj(i) (indexnj( i ))数组中 indexPj( 1)，indexPj(2)，…，如+ + /f) (indexnj( 1)，indexnj (2)，···，+ < +*):)对应序号的子模块作为投入子模块。对被选择投入的子模块，给 出上开关管导通、下开关管关断的触发指令;对其余子模块，给出上开关管关断、下开关管 导通的触发指令。
[0099] 步骤S6:每隔采样时间Ts，重复步骤1至步骤6;当模块化多电平变流器关闭时，结 束。
[0100] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。
【主权项】
1. 一种模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1:在某一时刻t，根据模块化多电平变流器的相电压参考值分别计算下一时刻t+Ts 上下桥臂需要开通子模块的数量； 步骤2:根据桥臂电流方向和子模块电压大小对子模块进行排序； 步骤3:建立不同补偿电平下的桥臂内部电流预测方程，计算桥臂内部电流的参考值； 步骤4:构建代价方程，计算上下桥臂开通数量不同的子模块时对应的代价方程值； 步骤5:利用代价方程值最小时对应的上下桥臂开通子模块的数量值，选择对应的子模 块作为投入子模块;并发布触发指令控制投入子模块W及其余子模块的开断； 步骤6:每隔采样时间Ts,重复步骤1至步骤5;当模块化多电平变流器关闭时，结束。2. 根据权利要求1所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，所 述步骤1包括： 根据模块化多电平变流器，即MMC，的相电压参考值分别计算上下桥臂需要开通子模块 的数量;计算公式如下：式中，，外+。表示在t+Ts时刻MMC相电压的参考值，下标j = a, b , C，表示对应的相序， W；/素示上桥臂开通子模块数量，AC表示上桥臂开通子模块数量，Vd。表示输入的直流电压， 表示子模块电压参考值，Ts为采样间隔，roundO表示四舍五入取整函数。3. 根据权利要求2所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，所 述步骤2包括： 当上桥臂的电流ip^t)方向为正，则将上桥臂子模块根据子模块电压大小升序排列； 当下桥臂的电流in^t)方向为正，则将下桥臂子模块根据子模块电压大小升序排列； 当上桥臂的电流ip^t)方向为负，则将上桥臂子模块根据子模块电压大小降序排列； 当下桥臂的电流in^t)方向为负，则将下桥臂子模块根据子模块电压大小降序排列； 其中，排列后上桥臂的第i个子模块电压值记为:Vcw(i);排列后下桥臂的第i个子模块 电压值记为:Vcru(i);将上桥臂重新排列后的子模块的序号存入数组indexp^i)，将下桥臂 重新排列后的子模块的序号存入数组indexnパi)，其中i的范围为[l，2，…，N]，N为各相桥臂 拥有的子模块数量。4. 根据权利要求3所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，所 述步骤3包括： 步骤3.1:构建不同补偿电平下桥臂内部电流的预测方程，方程式如下：式中：idifu(t)表示t时刻的桥臂内部电流，idifu(t+Ts)表示所预测的t+Ts时刻的桥臂 内部电流，下标di f f j表示j相的桥臂内部电流，j = a，b，C，Lb表示桥臂的电感值，化表示桥臂 的电阻值，k表示补偿电平数，且k的取值范围如下： 是二[―祉打(W;,', W;' )，...，min(W;,'，W;') - 1，mi打(TV;,', W;,')]; 步骤3.2:计算桥臂电流的参考值，计算公式如下：式中：(f +。表示t+Ts时刻的桥臂内部电流参考值，Us j (t)表示交流侧相电压，i j (t) 表示交流侧相电流，j =a，b，C表示相序，R表示交流侧线路电阻，L表示交流侧线路电感，Ae 表示误差反馈权重因子，A E为桥臂能量误差。5. 根据权利要求4所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，所 述步骤4包括:构建如下的代价方程： 疋二'備)("7,') - W ); 计算k取不同值时代价方程Jz的值，^?(4巧)表示t+Ts时刻的桥臂内部电流参考值。6. 根据权利要求5所述的模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，其特征在于，所 述步骤5包括： 比较各个取值k对应的代价方程值Jz，选取Jz值最小时的k值，将indexpj ( i )数组中 indexpj(l)，indexpj(2)，…，+ + /()对应的子模块作为上桥臂的投入的子模块； 将indexnj (i)数组中indexnj (1)，indexnj (2)，...，!如拇w(l. + ..? +巧对应序号的子模块作 为下桥臂的投入的子模块； 对被选择的投入的子模块，给出上开关管导通、下开关管关断的触发指令;对其余子模 块，给出上开关管关断、下开关管导通的触发指令。
【专利摘要】本发明提供了一种模块化多电平变流器桥臂能量均衡控制方法，根据相电压指令计算上下桥臂的开通子模块数量；根据桥臂电流方向和子模块电压大小对子模块进行排序；计算不同补偿电平下的桥臂内部电流预测方程；计算桥臂内部电流的参考值；确定各桥臂需投入子模块数量；根据最优代价方程值对应的补偿电平，确认投入子模块的序号；对被选择投入的子模块，给出上开关管导通、下开关管关断的触发指令；对其余子模块，给出上开关管关断、下开关管导通的触发指令。本发明可以使模块化多电平桥臂整体能量维持恒定，从而进一步减小子模块电压波动。
【IPC分类】H02M7/483
【公开号】CN105515423
【申请号】CN201610044717
【发明人】林环城, 王志新
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月22日