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M3C(M3C)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=V1sin(ω1t) ia=I1sin(ω1t)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:
2sin(ω1t)*sin(ω2t)=cos(ω1‑ω2)t‑cos(ω1+ω2)t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;通过选择合适的注入电流的幅值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,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AV1cos((ω1‑ω3)t‑θ1)和 进行抵消,对于注入新产生的低频振荡功率BV1cos((ω1‑ω4)t‑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。