[发明专利]一种基于ANPC全桥三电平DAB的中点电位平衡控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于ANPC全桥三电平DAB的中点电位平衡控制方法，所述ANPC全桥三电平DAB包括全桥ANPC有源桥、H桥电路、变压器以及电感，所述全桥ANPC有源桥由第一直流分压电容、第二直流分压电容和两个半桥ANPC桥臂电路组成，两个直流分压电容串联接于直流母线电压V_dc1，每个直流分压电容上的电压均为V_dc1/2，半桥ANPC桥臂电路将串联开关管桥臂的中点通过有源开关器件连接到两个直流分压电容的串联中点，使得每个半桥ANPC桥臂电路中的每个开关管承受的电压均为V_dc1/2；

全桥ANPC电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管以及第十二开关管；所述第一直流分压电容和第二直流分压电容串联；所述第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管依次正向串联，两端分别连接直流母线电压；所述第五开关管和第六开关管正向串联，两端分别与所述第一开关管和第二开关管的串联中点及所述第三开关管和第四开关管的串联中点相连；第五开关管和第六开关管的串联中点与第一直流分压电容和第二直流分压电容的串联中点相连；所述第七开关管、第八开关管、第九开关管以及第十开关管依次正向串联，两端分别连接直流母线电压；所述第十一开关管和第十二开关管正向串联，两端分别与所述第七开关管和第八开关管的串联中点及所述第九开关管和第十开关管的串联中点相连；第十一开关管和第十二开关管的串联中点与第一直流分压电容和第二直流分压电容的串联中点相连；所述第二开关管和第三开关管的串联中点连接电感的一端，所述电感的另一端连接变压器一侧的一端；所述第八开关管和第九开关管的串联中点连接变压器一侧的另一端；所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管以及第六开关管组成第一个半桥ANPC桥臂电路，所述第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管以及第十二开关管组成第二个半桥ANPC桥臂电路；全桥ANPC有源桥的输出电平V_AB为两个半桥ANPC桥臂电路输出电平V_A和V_B的差值；每个半桥ANPC桥臂电路输出三种电平{V_dc1/2、0、-V_dc1/2}；当电容电压平衡时，全桥ANPC有源桥输出五种电平{V_dc1/2、V_dc1/2、0、-V_dc1/2、-V_dc1/2}，该五种电平对应9种开关状态，输出电压V_dc1和-V_dc1分别对应开关状态U_PN和U_NP，输出电压V_dc1/2对应开关状态U_PO和U_ON，输出电压-V_dc1/2对应开关状态U_NO和U_OP，输出电压0对应开关状态U_PP、U_NN和U_OO；

其特征在于，基于ANPC全桥三电平DAB的中点电位平衡控制方法包括以下步骤：

S1.在当前开关周期，采样全桥三电平电路的直流侧电压V_dc1和第二直流分压电容的电压，将负母线作为零电压参考点，则第二直流分压电容的电压即为中点电压V_mid；

S2.比较中点电压和预设上下限值的大小，当中点电压小于下限值时，控制方式选择为升压开关模式，升压开关模式下，一个开关周期内中点电流产生的电荷量为负，中点电压上升，当中点电压大于上限值时，控制方式选择为降压开关模式，降压开关模式下，一个开关周期内中点电流产生的电荷量为正，中点电压下降，否则开关模式不变；按照全桥ANPC有源桥的输出电平V_AB的电压变化，把一个开关周期分成8个开关状态，所述升压开关模式中，全桥ANPC有源桥的输出电平V_AB在一个周期内的八个开关状态依次为：U_OO、U_PO、U_PN、U_PO、U_OO、U_OP、U_NP、U_OP；第一个半桥ANPC桥臂电路在一个开关周期内八个开关状态的输出电平依次为：0、V_dc1/2、V_dc1/2、V_dc1/2、0、0、-V_dc1/2、0；第二个半桥ANPC桥臂电路在一个开关周期内八个开关状态的输出电平依次为：0、0、-V_dc1/2、0、0、V_dc1/2、V_dc1/2、V_dc1/2；所述降压开关模式中，全桥ANPC有源桥的输出电平V_AB在一个周期内的八个开关状态依次为：U_OO、U_ON、U_PN、U_ON、U_OO、U_NO、U_NP、U_NO；第一个半桥ANPC桥臂电路在一个开关周期内八个开关状态的输出电平依次为：0、0、V_dc1/2、0、0、-V_dc1/2、-V_dc1/2、-V_dc1/2；第二个半桥ANPC桥臂电路在一个开关周期内八个开关状态的输出电平依次为：0、-V_dc1/2、-V_dc1/2、-V_dc1/2、0、0、V_dc1/2、0；

S3.进入下一开关周期，转入步骤S1，通过开关模式的转变控制中点电位平衡。