Wen Yuan savoir, DONG Xiu-cheng, Yu Xiaomei

(Laboratoire clé de la puissance des technologies et des équipements d'économie d'énergie électronique (Université Xihua), Chengdu 610039)

Convertisseur multiniveaux modulaire (convertisseur à plusieurs niveaux modulaire, MMC) est l'une des applications de la HVDC souple chaud. Pour l'impulsion classique largeur système de modulation est présente dans la MMC chaque unité de module gamme de puissance de sortie, les problèmes de dégradation des performances de la forme d'onde de sortie, on a proposé un (SPWM hybride à base de support, CBH-de SPWM) stratégie de modulation de largeur d'impulsion sur la base support hybride . La stratégie de modulation comprend à la fois le support et les caractéristiques de phase de décalage de recouvrement de support des deux procédés de modulation. D'une part, pour améliorer les performances de la tension de sortie, d'autre part, de telle sorte que chacune de la puissance de sortie du module de MMC égales. Les résultats de simulation vérifier l'exactitude et l'efficacité de la méthode CBH-SPWM.

convertisseur multi-niveau modulaire (MMC), la puissance de sortie module; rendement de sortie; support mélange SPWM

CLC: TM7

Code de document: A

DOI: 10,16157 / j.issn.0258-7998.2017.06.036

format de citation chinois: Yuan texte connu, Dong Xiucheng, étude Yu Xiaomei. Contrôle SPWM basé sur le porte-convertisseur multi-hybride modulaire Technologie électronique, 2017,43 (6): 143-146.

Anglais format de citation: Yuan Zhiwen, Dong Xiucheng, Yu Xiaomei. La recherche sur un nouveau contrôle de la stratégie SPWM hybride à base porteuse convertisseur multi-modulaire .Application Technique électronique, 2017,43 (6): 143-146.

0 introduction

Ces dernières années, le convertisseur à plusieurs niveaux avec ses caractéristiques structurelles uniques a été inquiétude généralisée dans le cas de puissance à haute tension . des techniques de modulation d'impulsions influent directement sur les performances de l'onduleur multi-niveaux de sortie une des technologies clés. Après la MMC proposée, MMC domestique et les chercheurs modulation d'impulsions étrangères vaste étude a été réalisée. Principalement en raison de deux catégories: le niveau étagée sur la base de largeur d'impulsion de modulation et de modulation (largeur d'impulsion modultion, PWM). Document sur le niveau de modulation au niveau de l'étape récente de la plus populaire (modulation du niveau le plus proche, NLM) la mise en uvre et les effets de la structure de MMC, un courant entre le bras de liaison, la tension du condensateur de chaque module et le courant circulant à travers chaque module, le module de l'unité de commutation sélective. Toutefois, lorsque l'unité de module de quantité MMC, utilisez la NLM, la performance de sortie n'est pas très bon. Bien que la modulation de niveau en gradins de la MMC entraîne directement une puissance de sortie de déséquilibre de chaque unité modulaire, la circulation grave, entraînant le système ne fonctionne pas. Document en utilisant (déphasé porteuse de modulation de largeur d'impulsion sinusoïdale, CPS-SPWM) de la stratégie de modulation en tant que MMC, dans la technologie CPS-SPWM, peut atteindre une haute fréquence de commutation équivalent fréquence de commutation inférieure, la puissance respective Cela signifie la même fréquence de commutation, l'équilibre de la distribution d'énergie, et décrit sa législation de distribution dans le porte-MMC. Document indique une modulation de porteuse stratifié (SPWM d'élimination de phase, PD-SPWM) par rapport à abaisser le contenu harmonique tension de ligne de sortie CPS-SPWM, de meilleures performances de sortie. Cependant, dans la technologie PD-SPWM, les unités de commutation de chaque module sont incompatibles, la répartition inégale de l'énergie à l'unité de puissance.

schéma de modulation mentionné ci-dessus ont leurs propres défaillances, bas du papier contenu harmonique de la forme d'onde de sortie et le même nombre d'unités de commutation de chaque module, en vue d'une distribution équilibrée de l'énergie, le transporteur Une nouvelle impulsion hybride largeur stratégie de modulation (hybride à base de porteuse SPWM, CBH-SPWM), qui combine les avantages de PD-SPWM et CPS-SPWM deux stratégies de modulation.

1 topologie MMC et principe de fonctionnement

La figure 1 est une topologie à trois phases de la MMC, qui se compose de six bras, chacun avec deux bras supérieur et inférieur, chaque bras contient N sous-modules identiques reliés les uns aux autres (sous-module, SM). Chaque bras comprend un inducteur, l'inducteur est le rôle principal du circulant entre la tension entre les différents sous-modules à l'intérieur des limites du bras d'accès et les barres omnibus sauter à cause du courant de crête et le bras de pont de bus. MMC est constitué de deux sous-modules SM commutateurs IGBT consistant en une configuration en demi-pont et un condensateur de stockage représenté sur la figure 1, l'état de fonctionnement, comme indiqué dans le tableau 1.

Principe de fonctionnement 2 Stratégie de contrôle

Pour obtenir un rendement élevé du système, le fonctionnement à haute performance, nous proposons une stratégie basée sur la largeur d'impulsion de mélange de l'onde porteuse de modulation, qui combine la MMC peut être faite de chaque temps de commutation sous-module les avantages de la politique PD-SPWM et CPS-SPWM, de même, chacune de la balance énergétique de l'unité de puissance, et ayant une caractéristique harmonique inférieure.

Principe 2.1 PD-SPWM et la CPS-SPWM

stratégie de modulation PD-SPWM appliqué aux règles de fonctionnement de MMC dans le bras comme représenté sur la Fig. In. La figure 2 (a), respectivement, et afficher la tension de sortie A du bras supérieur de chaque sous-module à la tension de sortie du bras de pont. La figure 2 (b) est le principe de fonctionnement de CPS-SPWM dans la MMC. A montre la tension de sortie du bras supérieur et deux sous-modules à la Fig. 2 (b) avec la tension de sortie du bras de pont.

Comme on peut le voir sur la figure 2, en utilisant CPS-SPWM, la fréquence de commutation des deux modules identiques, mais en PD-SPWM, la fréquence de commutation des deux modules sont complètement différents. Et l'utilisation de la stratégie de modulation PD-SPWM, allant de deux modules de sortie d'amplitude fondamentales, cela signifie que la puissance de sortie de déséquilibre de deux modules. Le PD-SPWM MMC directement appliqué, il y aura déséquilibré, la fréquence de commutation est différent du problème de la puissance de sortie de sous-module, et peut provoquer une circulation grave, de sorte que le système ne fonctionne pas.

3 à la fois pour la sortie de forme d'onde de tension de la modulation statistique (N = 2) dans le rapport de modulation M contenu harmonique dans la plage de de. Sa sortie comme représenté sur la Figure 3. La figure 3 montre, en utilisant la tension de phase de sortie de commande PD-SPWM dans la MMC et la qualité de la forme d'onde de tension de ligne est CPS-SPWM supérieure. Ainsi, la qualité en termes de la forme d'onde de tension de sortie, la commande PD-SPWM est plus avantageux.

2.2 sur la base de l'impulsion de mélange largeur onde porteuse de modulation (CBH-SPWM)

Dans cet article, les caractéristiques des deux stratégies de modulation proposé une méthode de modulation CBH-SPWM est pensé en utilisant le principe de modulation PD-SPWM dans chaque unité de module, chaque module entre l'unité de modulation utilise la CPS-SPWM principe.

. La figure 4 (a) montre le principe de fonctionnement de CBH-SPWM à modules MMC contenant deux unités. Transporteur VC1 et VC2 présentant l'état de porteur de remplacement, et il y a un décalage de phase de 180 ° entre VC1 et VC2; VS2 VS1 et sont sur le bras inférieur du signal de référence et déphasé de 180 ° entre eux. VC1 et VC2 par rapport à VS1, bras supérieur, respectivement, le signal PWM de deux sous-modules, avec le même VC1 de signal de porteuse et VC2 VS2 par rapport à, respectivement, le bras inférieur signal PWM pour donner deux sous-modules. Un tel sous-module de décision de chaque état de commutation de chacun des sous-module dans la tension de sortie avec superposé pour obtenir la forme d'onde de tension de sortie MMC autre bras de pont. La Fig. 4 (b) montre les règles de fonctionnement de CBH-SPWM 4 sous-modules sont connectés en série, les deux signaux de porteuse avec le jeu de phase de 180 °, la différence de phase de signal de porteuse entre deux ensembles adjacents de 90 °, la tension de sortie de phase A du 7 niveau.

N sous-module de la série MMC, des moyens de stratégie de modulation CBH-SPWM que, pour chaque phase de l'avant-bras de deux sous-modules adjacents utilisent la même fréquence et en amplitude, à 180 ° sur le signal de porteuse de phase en alternance, chaque groupe de signaux de porteuse de adjacentes deux sous-modules sont séquentiellement enlevée / n (n = N / 2) l'angle de phase, et ensuite modulé avec un signal d'onde sinusoïdale par un signal de comparaison obtenu N ensembles de pouls complémentaire; bras inférieur du signal de porteuse signal de porteuse identique à la partie supérieure du bras, un signal de modulation de phase de 180 °, la forme d'onde de tension de phase de sortie finale est 2N + 1.

La figure 5 est une tension de sortie en utilisant un mode total de trois de modulation du taux de modulation M contenu harmonique dans la plage de statistiques comparatives a. CBH-SPWM figure compatible avec le contenu harmonique PD-SPWM proposé de la tension de sortie, maximale harmoniques CPS-SPWM de la tension de sortie.

3 Simulation

Afin de vérifier la justesse de la stratégie de modulation CBH-SPWM proposé de construire un système MMC monophasé dans la plate-forme Matlab (Smulink). Chaque bras comprend deux sous-modules. Les paramètres de simulation sont suit que: tension continue Udc / 2 = 4500 V, la tension sur le condensateur de chaque sous-module uc = 4500 V, une valeur de capacité C = 2 mF, bras de pont inductance LP = LN = 3 mH, support mixte fréquence fc = 2000 Hz, le rapport de modulation m = 0,9, la résistance de charge R = 22 , l'inductance de charge l = 10 mH. Respectivement PD-SPWM, la simulation et la comparaison CPS-SPWM CBH-SPWM trois mode de modulation.

La figure 6 est une forme d'onde de tension-intensité et le spectre de sortie PD-SPWM. schéma de modulation PD-SPWM, de sorte que la fréquence de commutation des unités d'incohérences de bras de pont MMC de chaque module, des modules différents pour chaque tension de sortie d'onde fondamentale, ce qui entraîne le module de déséquilibre de puissance de sortie. Conformément que dans les formes d'ondes de tension et de courant et une qualité de sortie spectrale CBH-SPWM de la tension de sortie et des formes d'onde de courant de la Fig. . La figure 7 est un spectre en utilisant la tension et les formes d'onde de courant et la sortie CPS-SPWM. Il peut être fabriqué en utilisant CPS-SPWM pont du bras de chaque module correspond à la fréquence de l'unité de commutation, la même perte, la puissance de sortie du module d'équilibre, par rapport à la teneur en harmoniques de la tension de sortie et le courant de la Fig. 6. La figure 8, la sortie de tension harmonique et le courant le contenu est vague trop importante.

La Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8 on peut le voir, CBH-SPWM à PD-SPWM, le contenu harmonique de la tension de sortie et le courant est sensiblement comparaison égale, et le MMC commutateur système modulation CBH-SPWM modules de bras de pont même fréquence, le même que chaque puissance de sortie du module; CBH-SPWM par rapport au CPS-SPWM, ni la présence de problème de déséquilibre de puissance de sortie du module, mais à un taux d'harmonique plus faible dans le courant de sortie de la première et de la tension de modulation.

De 6 à 8 comparer les résultats de simulation prouvent l'exactitude et la validité des CBH-SPWM, conformément à l'analyse théorique. Et les caractéristiques de liaison proposé CBH-SPWM de méthode de modulation PD-SPWM et deux types de CPS-SPWM, plus de deux méthodes de modulation appropriés pour une utilisation avec le système MMC.

CHB-SPWM proposé de vérifier la fiabilité du système triphasé, un prototype de MMC triphasé intégré dans la plate-forme Matlab (Smulink). Chaque bras comprend deux sous-modules,. La figure 99 kV par une tension continue est de 9,5 kV à t = 1 s, la tension du condensateur du système bras de pont de sortie de MMC cas de sous-module.

Vu de la. Figure 9, lorsque la quantité de référence de tension continue est modifiée du système, la tension du condensateur bras de pont de sous-module pour réaliser un ajustement de la dynamique, reste une bonne stabilité. Ceci assure que la tension du bus à courant continu et le système de distribution de réglage flexible.

4 Conclusion

Dans cet article, le principe de fonctionnement et les caractéristiques MMC, en se concentrant sur la stratégie de modulation a été étudiée, car il y aura un contenu harmonique élevé de la production totale, la sous-modules individuels fréquence de commutation et de la puissance de sortie incompatible problème MMC schéma de modulation classique, un projet type de stratégie de modulation CBH-SPWM. Combine les avantages du CPS-SPWM atteindre le même bras des sous-modules de fréquence de commutation en pont respectifs, conformément à la perte, l'équilibre de puissance de sortie tout en conservant une faible teneur en harmoniques de la forme d'onde de sortie des fonctions de contrôle PD-SPWM. Les résultats de simulation montrent l'efficacité et la supériorité de la méthode.

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