【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶中压电力系统换流器，具体而言，尤其涉及一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法。
技术介绍
1、历史上，船舶电力系统出现过三次巨大的变化，研究学者将这三次船舶至为重要的动力革命叫做船舶电力系统的三次革命。在19世纪初期，伴随着工业革命的兴起，船舶电力系统出现了第一次革命，其标志是蒸汽机替代了传统的风力以及人力，作为新的动力应用于船舶上。20世纪中叶，船舶电力系统的动力系统由蒸汽机逐渐进化为内燃机、柴油机以及燃气轮机，使得动力系统又一次得到了质的飞跃，这次革命被称作第二次革命。时代在快速发展，科技也进步地飞快，人类对海洋的开发也日益加深，迫使船舶所需的电能大幅度地增加，于是，对船舶动力的性能提出了更高的要求，对船舶的机动性、可靠性、燃油经济性等提出了日益严格的要求。
2、在传统的船舶推进系统的设计之中，机械推进系统与电力系统两者相互独立，容易造成系统的能源利用率低、系统功率密度小等问题，现代船舶综合电力系统以电能的形式将船舶推进系统与电力系统相结合，这一改进显著地提高了功率密度，同时也大大节省了燃料使用，可以灵活地控制可再生能源的接入方式，容易实现全船的精准控制，有利于实现全船的资源综合利用。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法。本专利技术构建出延迟补偿的无差拍控制系统，得到误差较小的调制电压矢量，对高电平空间矢量进行采点寻优，采用直接调制的方法进行控制找到最优的开关状态和开关时间，对子模块电容电压进
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法，包括：
4、s1、建立模块化多电平换流器模型，对桥臂电压、环流进行推导，以此耦合无差拍控制和svpwm调制；
5、s2、对建立的模块化多电平换流器模型进行离散化推导，改进无差拍控制，并通过改进后的无差拍控制生成调制所需的空间矢量波形；
6、s3、改进经典空间矢量调制，并对改进后的无差拍控制生成的电压空间矢量进行调制，获得优化后的开关状态；
7、s4、分析改进后的无差拍控制和空间矢量调制，得到最优的开关状态和开关时间，以提高闭环模块化多电平系统的鲁棒性。
8、进一步地，步骤s1，具体包括：
9、s11、为了维持mmc整流器输出侧直流母线的稳定性，每一相任意时刻上、下桥臂投入的子模块总数量不变；计算上、下桥臂投入的子模块总和，计算公式如下：
10、n＝njp+njn
11、其中，njp、njn表示j相上、下桥臂在某一时刻投入子模块个数；
12、s12、根据半桥子模块的原理，将子模块的工作状态表示为：
13、
14、其中，j＝a,b,c，a,b,c表示三相桥臂；x＝p,n，p,n表示上下桥臂；y＝1,2......n，n表示子模块的个数；
15、s13、计算j相x桥臂的第y个子模块的电容电压，计算公式如下：
16、
17、其中，csm表示子模块电容容值；ijx表示流过j相x桥臂的电流值；
18、s14、计算j相x桥臂的第y个子模块的输出电压，计算公式如下：
19、ujxy＝sjxy·usm
20、s15、计算j相上、下桥臂的子模块的输出电压，计算公式如下：
21、
22、其中，ujpy表示j相上桥臂的第y个子模块电压值；ujny表示j相下桥臂的第y个子模块电压值；
23、s16、根据基尔霍夫电压定律，将上下桥臂电压和网侧电压的关系表示为：
24、
25、其中，上式为桥臂电压对j相电压的表达式；udc表示直流母线输出电压；ujp，ujn表示j相的上、下桥臂电压；ijp，ijn表示j相的上、下桥臂电流；r表示桥臂等效电阻；l表示桥臂等效电感；
26、s17、将步骤s16中的两个公式相加，来表示交流测电压与上下桥臂电压桥臂电流的关系，如下：
27、
28、s18、将步骤s16中的两个公式相减，来表示mmc整流器直流侧电压，如下：
29、
30、s19、在mmc整流器中，各相的上下桥臂电感相等，各相的交流电流在上下桥臂之间平均分配，根据基尔霍夫电流定律，得到上、下桥臂电流和环流的关系，如下：
31、
32、s110、将步骤s19中的两个公式相减，得到网侧电流ij，如下：
33、ij＝ijp-ijn
34、s111、将步骤s19中的两个公式相加，得到环流icirj，如下：
35、
36、其中，ijp表示上桥臂电流；ijn表示下桥臂电流。
37、进一步地，步骤s2，具体包括：
38、s21、mmc三相对称，以a相为例，对步骤s1建立的模块化多电平换流器模型进行欧拉离散化，得到离散方程，如下：
39、
40、其中，uap(k)、uan(k)表示第k个控制周期上、下桥臂应导通的所有模块电压之和；iap(k)、ian(k)表示第k个控制周期上、下桥臂应导通的上、下桥臂电流；ua(k)表示第k个控制周期的交流侧电压；udc(k)表示第k个控制周期的直流侧电压；t表示统控制周期；
41、s22、按照经典无差拍控制理论，预测下一个时刻电流值，如下：
42、
43、其中，ianref表示由外环给出的参考值，配合不同外环控制方式实现不同控制目标；
44、s23、计算环流参考值，计算公式如下：
45、
46、其中，kp表示比例系数；ki表示积分系数；s表示拉普拉斯域复变量；ucref表示子模块电容电压参考值；ucave表示当前时刻a相电容电压平均值；
47、s24、基于上述步骤，搭建模块化多电平的经典无差拍控制模型，如下：
48、
49、s25、分析误差来源，通过改进算法预测k+2时刻电流，控制k+1周期脉冲可以在k+1周期前产生，从而避免控制延时的影响，将步骤s21得到的离散方程后推一步，如下：
50、
51、s26、正常稳态情况下，mmc整流器直流侧电压udc以较小的波动于稳态值附近，则得到第k+1个控制周期的mmc整流器直流侧电压udc(k+1)，如下：
52、udc(k+1)＝udcref
53、其中，udcref表示直流侧电压参考值；
54、s27、为得到精准预测的ua(k+1)，采用插值预测法来估计，鉴于t较小，通常认为ua在k-1周期内的增量等于k周期的增量，即：
55、ua(k+1)-ua(k)＝ua(k)-ua(k-1)
56、从而本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法，其特征在于，步骤S1，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法，其特征在于，步骤S2，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法，其特征在于，步骤S3，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法，其特征在于，步骤S4，具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法，其特征在于，步骤s1，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的控制调制方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛小兵，刘盛林，周鑫，高斌，李大帅，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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