[发明专利]模块化多电平谐振变换器的桥臂间均压控制方法

说明书

本发明涉及直流‑直流变换技术，旨在提供一种模块化多电平谐振变换器的桥臂间均压控制方法。该模块化多电平结构谐振变换器包括模块化逆变电路、谐振网络、变压器、整流器和输出电容，所述桥臂间均压控制是指，通过调节桥臂中点电压的直流分量，使上桥臂和下桥臂电压幅值达到均衡。本发明提供的均压控制方法，都是通过对桥臂中点电压直流分量的控制，在不调节开关频率的前提下，通过闭环控制自动校正上下桥臂的电压分布，维持上下桥臂电压均衡，同时不改变MMR的正常工作状态。该控制方法无需人为调节桥臂电感值，通过控制实现模块化多电平谐振变换器的桥臂间电压自动均衡，保证变换器稳定可靠工作。

技术领域

本发明涉及直流-直流变换技术，具体涉及电力电子技术领域中两种模块化多电平谐振变换器的桥臂间均压控制方法，用于实现中高压直流向低压直流的稳定和可靠变换。

背景技术

在电力系统、舰艇等应用场合，常需要将中高压直流转化为低压直流，例如中压直流电网向工业民用低压电网配电。在这类应用中，中国发明专利“一种谐振型电力电子变流器及变流器装置”(申请号201310309952.7)提出的模块化多电平谐振变换器MMR(ModularMultilevel Resonant，后级DC/DC隔离电路)集成了模块化多电平变换器和谐振变换器的优势，具有较好的应用前景。

模块化多电平结构使MMR中压侧能承受高压，谐振型结构使功率器件能实现软开关，保证了MMR的高效率。MMR在工作时，由于桥臂间电感参数不一致导致的桥臂间的电压不均衡，可能使子模块电容电压过高，损坏电容和功率器件，为抑制该桥臂间的电压不均衡现象，传统做法是通过对电感制造的控制，或增减补偿电感，尽可能减小桥臂电感的参数不一致性。但通过人为调节电感值的方式难以保证电感值的精确匹配，并且随着外界环境(温度)的变化，电感值的变化难以预测，MMR的长期稳定可靠工作无法得到保证。

发明内容

本发明要解决的问题是，克服现有技术中的不足，提供一种模块化多电平谐振变换器的桥臂间均压控制方法。

为解决技术问题，本发明提出的解决方案是：

提供一种模块化多电平谐振变换器的桥臂间均压控制方法，所述模块化多电平结构谐振变换器包括模块化逆变电路、谐振网络、变压器、整流器和输出电容，模块化逆变电路经谐振网络接至变压器的原边，变压器的副边依次连接整流器和输出电容；模块化逆变电路包含两个串联的桥臂和两个串联的电容，每个桥臂均包含一个电感和至少一个与电感串联的子模块；每个子模块均具有相同结构，包含一个上开关管、一个下开关管和一个电容，上开关管与下开关管串联后并接至电容的两侧；

所述桥臂间均压控制是指，通过调节桥臂中点电压的直流分量，使上桥臂和下桥臂电压幅值达到均衡。

本发明中，在保持上下桥臂电压互补的前提下，通过改变模块化逆变电路上桥臂和下桥臂的占空比，实现对桥臂中点电压的直流分量的调节。

本发明中，具体包括步骤：将上桥臂子模块电容电压平均值与下桥臂子模块电容电压平均值作差，差值经补偿器得到占空比调节角θ，送入PWM发生器生成上桥臂子模块的驱动信号g₁₁～g_1N和下桥臂子模块的驱动信号g₂₁～g_2N，实现上桥臂电压v_arm1与下桥臂电压v_arm2占空比的调节。

本发明中，两个桥臂占空比调节的角度大于-90度小于90度。

本发明中，选择模块化逆变电路上桥臂或者下桥臂中的冗余子模块参与电压调节，实现对桥臂中点电压的直流分量的调节。