[发明专利]一种模块化多电平变换器的综合控制系统及其方法

权利要求书

1.一种模块化多电平变换器的综合控制方法，其特征是，通过检测模块化多电平变换器上、下桥臂各子模块电容电压，上、下桥臂电流，以及交流侧电源电压，经过一个总控制器运算处理后得到上、下桥臂PWM公共占空比；上、下桥臂各子模块电容电压与上述上、下桥臂PWM公共占空比经过上、下桥臂控制器运算处理，得到上、下桥臂各子模块的PWM占空比；各子模块的PWM占空比经过PWM信号发生器产生各子模块的PWM控制信号，实现各子模块电容电压平衡控制和变换器的电流、电压控制。

2.如权利要求1所述的模块化多电平变换器的综合控制方法，其特征是，它的具体步骤为：

(1)通过检测模块化多电平变换器上桥臂各N个子模块电容电压，得到上桥臂N个子模块电容电压检测值u_ap1、u_ap2、...和u_apN，通过求平均值单元A，得到上桥臂子模块平均电容电压通过检测模块化多电平变换器下桥臂各N个子模块电容电压，得到下桥臂N个子模块电容电压检测值u_an1、u_an2、...和u_anN，通过求平均值单元B，得到下桥臂子模块平均电容电压将上述上桥臂子模块平均电容电压和下桥臂子模块平均电容电压送入到求平均值单元C，得到上和下桥臂总平均电容电压

(2)通过检测交流侧电源电压u_sa，经过归一化单元A处理，得到相应单位幅值电源电压u_sau；

(3)将总平均电容电压与电压参考u_dc^*送入到总电容电压控制器处理，得到总电容电压控制电流i_θ^*；

(4)将上桥臂子模块和下桥臂子模块平均电容电压和送入到上/下桥臂平衡控制器进行处理，得到的输出值I_ACM与单位幅值电源电压u_sau经乘法器I相乘后得到上/下桥臂平衡调整电流Δi_AC，即Δi_AC＝I_ACM·u_sau；

(5)将交流侧电源参考电流i_sa^*、i₀^*、Δi_AC和环流单元产生的电流送入运算单元A得到上桥臂参考电流即

(6)将交流侧电源参考电流i_sa^*、i₀^*、Δi_AC和环流单元产生的电流送入运算单元B得到下桥臂参考电流即

(7)将上桥臂电流检测值i_ap与参考电流送入到电流控制器AP处理，得到上桥臂PWM公共占空比d_ap；

(8)将下桥臂电流检测值i_an与参考电流送入到电流控制器AB处理，得到下桥臂PWM公共占空比d_an；

(9)将上桥臂电流检测值i_ap送入归一化单元AP处理，得到上桥臂单位幅值电流i_apu；将下桥臂电流检测值i_an送入归一化单元AN处理，得到下桥臂单位幅值电流i_anu；

(10)将与上桥臂第j个子模块电容电压检测值u_apj，其中，j＝1，2，...，N-1，送入到上桥臂第j个子模块微调控制器APj进行处理，微调控制器APj的输出D_mpj经过对应的乘法器APj与i_apu相乘后再经过对应的加法器APj与上桥臂PWM公共占空比d_ap相加，得到上桥臂第j个子模块PWM占空比d_apj；

(11)将N-1个上桥臂微调控制器AP1、微调控制器AP2、...和微调控制器AP(N-1)的输出D_mp1、D_mp2、...和D_mpN-1经过加法器AP求和后经反号器AP反向得到D_mpN，再与i_apu经乘法器APN相乘，然后与上桥臂PWM公共占空比d_ap相加，得到上桥臂第N个子模块PWM占空比d_apN；

(12)将与下桥臂第j个子模块电容电压检测值u_anj，其中j＝1，2，...，N-1，送入到下桥臂第j个子模块微调控制器ANj进行处理，微调控制器ANj的输出D_mnj经过对应的乘法器ANj与i_anu相乘后再经过对应的加法器ANj与下桥臂PWM公共占空比d_an相加，得到下桥臂第j个子模块PWM占空比d_anj；

(13)将N-1个下桥臂微调控制器AN1、微调控制器AN2、...和微调控制器AN(N-1)的输出D_mn1、D_mn2、...和D_mnN-1经过加法器AN求和后经反号器AN反向得到D_mnN，再与i_anu经乘法器ANN相乘，然后与下桥臂PWM公共占空比d_an相加，得到下桥臂第N个子模块PWM占空比d_anN；

(14)将各子模块PWM占空比d_ap1、d_ap2、…和d_apN及d_an1、d_an2、…和d_anN送入到PWM发生器单元，产生各子模块的PWM控制信号。