一種基于多繞組變壓器的載波移相控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力電子變流技術應用領域，特別涉及基于多繞組變壓器的變流器的載波移相控制器。
【背景技術】
[0002]目前可關斷功率開關器件的電壓等級最大只有幾千伏，采用換流器單元串連的方式，將顯著減小換流器對開關器件的電壓和電流承受能力的要求。將低電壓的電壓源型換流器單元直流端串連，實現高壓直流輸出，從而構造出適合直流輸電應用的高壓直流輸電換流器；將低電壓的電壓源型換流器單元交流端連接到多繞組變壓器，實現電磁隔離和能量輸入。
[0003]開關頻率為f的變流器采用載波移相調制技術，理論上其最低次開關紋波的頻率為M*f，M為載波移相的模塊數。一般把采用載波移相技術變流器的理論最低開關紋波頻率稱為等效開關頻率。因此采用載波移相技術可以有效降低開關頻率，減小系統開關損耗，提高裝置效率。該技術在級聯H橋拓撲和MMC拓撲得到了廣泛的應用，這類拓撲的功率模塊交流端串聯，直流端采用獨立電容。通過對多路的三角載波在時間軸方向水平移動一定的角對相對獨立的控制信號，分別控制其對應的功率單元的開關器件的狀態，然后各個功率單元的輸出相互疊加來得到等效的N+I電平輸出波形。
[0004]基于多繞組變壓器的變流器功率模塊的交流端通過多繞組變壓器并聯，直流側串聯。這類拓撲在應用載波移相技術時，會導致功率模塊電流不均流，進而導致功率功率電容電壓發散。如何有效的抑制功率模塊間的不均流問題是載波移相技術應用于基于多繞組變壓器的變流器需要解決的一個重點和難點。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于彌補現有技術的不足，提供一種基于多繞組變壓器的載波移相控制器，不需要增加額外的傳感器，就能解決由于載波移相調制策略導致功率模塊的不均壓和不均流問題。
[0006]為了達成上述目的，本發明所采用的技術方案是:一種基于多繞組變壓器的載波移相控制器，包括:
[0007]其特征在于，包括:主控制器、均流控制器、載波移相調制器；
[0008]主控制器，用于根據控制指令Ord產生調制波Ur ;
[0009]均流控制器:由比例控制模塊、減法模塊、比例積分控制器、乘法器串聯組成，通過功率模塊的電容電壓對主控制器產生的調制波Ur進行修正，得到修正后的調制波Uri,具體計算公式為:
[0010]Uri = (Udc/N-Udci) *G (s) *Ur ;
[0011]其中Udc為多繞變壓器的變流器直流接口兩端電壓，N為功率模塊的數量，Udci為功率模塊電容兩端電壓，G(S)為比例積分控制器傳遞函數，Ur為主控制器根據控制指令Ord產生的調制波指令；
[0012]載波移相調制器:N個功率模塊的載波Uci幅值相同，相位分別為0、Ts/M、Ts*2/Μ、…、Ts* (M-1)/M ;其中Ts為載波周期，移相系數M為小于等于N的任意整數；N個功率模塊的調制波Uri使用載波Uci進行SPWM調制，產生PWM脈沖。
[0013]上述方案中，計算所述載波移相調制器的移相系數M,其最優值公式如下:
[0014]M = N/K
[0015]其中N為功率模塊的數量，K為可被N整除的整數。
[0016]采用上述方案后，本發明的有益效果是:
[0017]I)基于多繞組變壓器的換流器，功率模塊(6)交流端等效為并聯結構，載波移相調制導致各個功率的功率器件開關不一致，導致各個模塊不均流。功率模塊￠)的直流端串聯，直流電流相同，交流電壓相同，交流電流不均流，必然導致直流電壓不均衡，進而導致系統的發散。本發明所述控制器，僅需對直流電壓進行控制就可以實現各個模塊的均流，控制方法非常簡單
[0018]2)基于多繞組變壓器的高壓大容量變流器，其功率模塊的數量有幾十個。如果采用每個模塊移相Ts/N的方式，對控制器的對時精度和運算速度要求均較高。本發明所述的載波移相控制器每個模塊移相Ts/M。當模塊數較少時，取M與N相等；當模塊數較多時，取M為N的二分之一、三分之一或更小。采用該控制器不會降低系統的性能，且可以降低對控制器對時精度和的運算速度要求，提高該控制器的應用范圍。
[0019]3)本發明所述的載波移相控制器，通過載波移相調制器(2)，把系統的等效開關頻率提高M倍(M為載波移相的模塊數)，因此采用載波移相技術可以有效降低開關頻率，減小系統開關損耗，提高裝置效率。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明一種基于多繞組變壓器載波移相控制器的基本原理框圖。
[0021]圖2是本發明所述的一種基于多繞組變壓器的變流器。
[0022]圖3是本發明種基于多繞組變壓器載波移相控制器的一種【具體實施方式】。
[0023]圖4是本發明一種基于多繞組變壓器載波移相控制器的載波移相調制示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下將結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0025]如圖2所示，一種應用于直流輸電的基于多繞組變壓器變流器，交流接口(4)與交流電網相連，直流接口(5)與直流電網相連，功率模塊(6)與多繞組的副邊繞組相連，功率模塊采用單電感濾波器。
[0026]如圖1所示，一種基于多繞組變壓器的載波移相控制器，包括:主控制器、均流控制器、載波移相調制器。
[0027]主控制器，用于根據控制指令Ord產生調制波Ur ;
[0028]均流控制器:由比例控制模塊、減法模塊、比例積分控制器、乘法器串聯組成，通過功率模塊的電容電壓對主控制器產生的調制波Ur進行修正，得到修正后的調制波Uri,具體計算公式為:
[0029]Uri = (Udc/N-Udci)*G(s)*Ur ;
[0030]其中Udc為多繞變壓器的變流器直流接口兩端電壓，N為功率模塊的數量，Udci為功率模塊電容兩端電壓，G(S)為比例積分控制器傳遞函數，Ur為主控制器根據控制指令Ord產生的調制波指令；
[0031]載波移相調制器:N個功率模塊的載波Uci幅值相同，相位分別為0、Ts/M, Ts*2/Μ、…、Ts* (M-1)/M ;其中Ts為載波周期，移相系數M為小于等于N的任意整數；N個功率模塊的調制波Uri使用載波Uci進行SPWM調制，產生PWM脈沖。所述載波移相調制器的移相系數M，其最優值公式如下:M = N/K，其中N為功率模塊的數量，K為可被N整除