[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

说明书

本发明公开了一种基于ANPC全桥三电平DAB的中点电位平衡控制方法及系统，属于多电平变换器的技术领域。首先，针对ANPC全桥三电平电路确定实现其中点电压升压和降压的开关模式，通过选取升压、降压开关模式来实现中点电压的控制。其次，采样直流侧电压及其中点电压，将采样所得的中点电压与上、下限值进行比较，当中点电压高于上限值时，采用降压开关模式，当中点电压低于下限值时，采用升压开关模式。否则，开关模式保持不变。本发明提供的调制方法计算简单，能够将中点电压的纹波限制在设定值，且能与多种调制策略兼容，动态响应迅速，最终能够显著提高系统的抗干扰能力。

技术领域

本发明属于多电平DC/DC变换器技术领域，更具体地，涉及一种基于ANPC全桥三电平DAB的中点电位平衡控制方法及系统。

背景技术

三电平拓扑因性能优良而得到了越来越多的应用。其中，应用较为广泛的三电平电路为中点箝位型三电平拓扑，主要有：二极管箝位型(Neutral Point Clamped，NPC)三电平拓扑、T型(T-type)三电平拓扑以及有源中点箝位型三电平拓扑(Active Neutral PointClamped，ANPC)等。上述几种三电平拓扑都可以扩展为全桥型拓扑结构。全桥型拓扑能够提高系统的容量和电压等级，在高压大功率场合有着较大的应用前景。

由于开关器件和直流侧电容的参数分散性以及外界扰动的影响，全桥的中点箝位型三电平变换器中，直流母线的中点电压很容易发散，若不采取措施，电路将无法正常工作。因此，为了确保全桥三电平电路的安全可靠运行，必须确保电路中点电位的稳定。

为了有效解决上述全桥三电平电路中存在的中点电位不平衡问题，需要对中点电压进行闭环控制。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种全桥三电平DAB的中点电位平衡控制方法及系统，旨在解决全桥三电平电路中存在的中点电位不平衡的问题。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种基于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；两个半桥ANPC桥臂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有源桥臂，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有源桥臂；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；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：