[发明专利]一种减小模块化多电平变换器子模块电容电压波动的均压控制方法

权利要求书

1.一种减小模块化多电平变换器子模块电容电压波动的均压控制方法，其特征在于：

所述的模块化多电平变换器由模块化多电平电路、谐振腔、输出整流电路组成；其中模块化多电平电路可由一相、两相或三相组成，每相分为上、下两个桥臂，每个桥臂由N个结构相同的半桥子模块和一个桥臂电感串联而成，模块化多电平电路交流输出端经过谐振腔连接至输出整流电路；输出整流电路为全桥整流电路、半桥整流电路、倍压整流电路或是基于模块化多电平结构的电路；

所述的均压控制方法在单个控制周期中的具体实现步骤包括：

1)根据模块化多电平电路输入直流电压V_in，确定桥臂上驱动信号占空比为100％的子模块数为K个，占空比为50％的子模块数为N–K个；

2)收集模块化多电平电路的桥臂上N个子模块电容电压v_r1～v_rN，并计算相邻两个控制周期电容电压采样值的偏差量Δv_ri＝v_ri-v_{ri_pre}，其中i为桥臂子模块编号1,2,3,…,N，r代表模块化多电平的桥臂，v_{ri_pre}表示上一控制周期保存的子模块电容电压的采样值；

3)分别排序子模块电容电压v_r1～v_rN和子模块电容电压偏差量Δv_r1～Δv_rN；

4)根据子模块电容电压v_r1～v_rN和子模块电容电压偏差量Δv_r1～Δv_rN的排序结果，重新分配当前控制预输出的子模块门极驱动信号G₀(i)；

5)根据从子模块电容电压采样到控制输出的延迟周期数l，检查当前控制周期分配了100％占空比的模块在前l+1个控制周期的驱动信号占空比，重新分配当前控制预输出的子模块门极驱动信号G₀(i)。

2.根据权利要求1所述的减小模块化多电平谐振变换器子模块电容电压波动的均压控制方法，其特征在于，步骤1)中，根据直流输入电压V_in，确定K个占空比为100％和N-K个占空比为50％的门极驱动信号，具体为：控制N-K个占空比为50％的桥臂子模块间的延时和保持K个子模块占空比为100％，在模块化多电平电路交流侧输出幅值可变的交流波形，所述的交流波形包括方波、准方波、梯形波和三角波，其中，100％占空比代表子模块整个控制周期持续投入。

3.根据权利要求1所述的减小模块化多电平谐振变换器子模块电容电压波动的均压控制方法，其特征在于，步骤4)中根据v_r1～v_rN和Δv_r1～Δv_rN的排序结果，重新分配当前控制预输出的子模块门极驱动信号G₀(i)，具体为：

记G₀(i)为当前控制预输出的子模块门极驱动信号，G₁(i)为1个控制周期前输出的子模块门极驱动信号，以此类推，G_m(i)为上m个周期前输出的子模块门极驱动信号；

考虑实际控制延时问题，从采样子模块电容电压到控制输出门极驱动信号G₀(i)存在l个周期延迟，当前控制周期记录的子模块电容电压波动值是由上l+1个周期前的门极驱动信号G_l+1(i)造成；因此，根据两组排序结果执行信号分配：将l+1周期前子模块电容电压波动Δv_ri较大的门极驱动信号G_l+1(i)按次序分配给当前周期电容电压较小子模块的门极驱动信号G₀(i)，同时将l+1周期前子模块电容电压波动Δv_ri较小的门极驱动信号G_l+1(i)按次序分配给当前周期电容电压较大子模块的门极驱动信号G₀(i)。

4.根据权利要求1所述减小模块化多电平谐振变换器子模块电容电压波动的均压控制方法，其特征在于，步骤5)中重新分配子模块门极驱动信号G₀(i)，具体为：监督当前周期分配了100％占空比门极驱动信号的子模块，如果在前l+1个周期没有分配过100％占空比的门极驱动信号，则驱动信号不做调整；如果在前l+1个周期内分配过一次或多次100％占空比的门极驱动信号，那么将该子模块门极驱动信号和当前周期电容电压较小且前l+1个周期内都没有分配过100％占空比门极驱动信号的子模块驱动信号进行互换。