一种适用于较少级联模块的H桥多电平变流器最近电平逼近调制改进算法

既有的最近电平逼近调制算法(简称NLM传统算法)用于级联模块数相对较少(约为10个左右)的铁路牵引供电地面过电分相系统级联H桥多电平变流器(简称变流器)时,各子模块尤其是最后一级子模块会导致变流器输出电压波的等效面积误差较大(最大约为6%),而且其电压分辨率也会引起变流器输出电压波的等效面积误差,这些误差导致变流器调制精度降低、控制性能变差。为了解决这一问题,提出NLM改进算法,即基于输出电压波面积等效的基本思想,通过对变流器输出电压幅值附近正弦调制波的面积计算,在确定最后一级子模块投入工作的时长后再确定各子模块开始投入工作的时刻,从而实现变流器输出电压的高精度跟踪调制,并且对给定的输出功率跟踪更准确。利用Matlab/Simulink软件对NLM改进算法进行仿真验证,结果表明:NLM改进算法能够提高变流器输出电压的调制精度,其误差仅约为传统算法的20.93%,而输出电压的谐波含量仅比传统算法的增加约3.2%,使得地面过电分相系统的性能得到显著提高。

一种融合最近电平逼近调制的空间矢量调制算法

多电平变换器由于具有较小的电压应力、较高的器件耐压等级和过流能力及较低谐波含量等优点已取代两电平变换器在中高压大功率场合中的应用。级联型多电平H桥变换器(CHMC)由于具有较好的灵活性与高度集成化使得其在工业领域得到广泛应用,文中针对三相CHMC的应用提出一种基于最近电平逼近调制(NLM)技术原理的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。相比于传统SVPWM算法,所提算法只需检测离参考矢量最近的调制矢量点而无需同时检测三个作用矢量点,算法实时性较强。利用SVPWM算法与NLM算法之间的等效性由三相占空比推出三个作用矢量占空比,利用三相占空比比值的大小推出开关矩阵表达式,由所得表达式直接决定优化的开关序列,并根据该开关矩阵进而推出触发脉冲表达式。所提SVPWM算法不依赖于电平数,算法简便,运算速度快。仿真与实验验证了所提算法的正确性与可行性。

模块化多电平式柔性直流输电换流器的预充电控制策略

针对用于高压直流输电的新型模块化多电平电压源换流器,详细分析了其预充电动态过程,以寻求合适的预充电控制策略。首先以单站模块化多电平结构电压源换流器(modular multilevel converter,MMC)为研究对象,将换流器预充电分为2阶段,分析了各阶段,特别是MMC解锁瞬间过电流的形成机制及影响因素;为保证换流器解锁后,控制器对充电电流的有效控制,对多电平调制算法进行优化,使其在换流器预充电和正常运行阶段均适用;同时就基于MMC的柔性直流输电(MMC-HVDC)运用于向无源系统供电和作为"黑启动"电源的应用场合,需要一端交流源同时向双站两端预充电时,针对逆变站MMC电容充电不足的问题,提出一种整流站和逆变站协调配合的双站两端预充电控制策略;最后构建向无源系统供电的MMC-HVDC数字和物理仿真模型,验证了所提出控制策略的可行性和有效性。