[发明专利]一种单电源驱动的多电平双逆变器拓扑结构及其控制方法

权利要求书

1.一种单电源驱动的多电平双逆变器拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构包括第一电压源变换器、第二电压源变换器、非隔离DC-DC变换器和高频共模滤波器，所述拓扑结构的电路连接方式为：输入电源接到第一电压源变换器的直流母线上，输入电源接到非隔离DC-DC变换器的输入，非隔离DC-DC变换器的输出接到第二电压源变换器的直流母线上，第一电压源变换器的交流输出和第二电压源变换器的交流输出共同为无中性点三相负载供电，为第一电压源变换器的三相交流输出相对于第一电压源变换器直流母线负端的共模电压的低频分量，为第二电压源变换器的三相交流输出相对于第二电压源变换器直流母线负端的共模电压的低频分量，为非隔离DC-DC变换器输出负端相对于输入负端的电压的低频分量；

所述拓扑结构通过控制使其满足如下约束关系：

2.根据权利要求1所述的一种单电源驱动的多电平双逆变器拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构中非隔离DC-DC变换器具有的有效开关状态个数为三个及以上。

3.根据权利要求1所述的一种单电源驱动的多电平双逆变器拓扑结构，其特征在于，所述第一电压源变换器和第二电压源变换器为典型的两电平、三电平、五电平电压源变换器。

4.根据权利要求1所述的一种单电源驱动的多电平双逆变器拓扑结构，其特征在于，所述高频共模滤波器位于第一电压源变换器的直流母线侧、第二电压源变换器的直流母线侧、第一电压源变换器的交流输出侧、第二电压源变换器的交流输出侧、非隔离DC-DC变换器的输入侧或输出侧。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的多电平双逆变器拓扑结构的控制方法，其特征在于，所述拓扑结构的控制方法包括以下步骤：

S1:设定第二电压源变换器直流母线电压参考值为U_dc2^*；

S2:确定非隔离DC-DC变换器产生的的范围为[v_min,v_max]；

S3:确定负载所需要的参考电压u_o^*；

S4:确定第一电压源变换器和第二电压源变换器的用于产生u_o^*的所有开关状态组合及其对应的开关状态占空比；

S5:计算每一开关状态组合下第一电压源变换器和第二电压源变换器产生的共模电压低频分量和

S6:选择出最优的开关状态组合并将其作用于第一电压源变换器和第二电压源变换器；

S7:将作为非隔离DC-DC变换器的参考值

S8:根据U_dc2^*以及确定非隔离DC-DC变换器的开关状态及其占空比。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述S6中最优的开关状态组合的选取原则为：开关状态组合产生的位于[v_min,v_max]范围内，且开关状态组合产生的开关损耗最小。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述S6中确定非隔离DC-DC变换器的开关状态及其占空比的具体方法包括：

S81:对非隔离DC-DC变换器的输出电压U_dc2和输出电流进行双闭环控制，产生桥臂输出电压参考值V_L^*；

S82:根据和V_L^*，计算各开关状态的占空比，由于未知变量个数大于等式方程数，任意时刻仅采用其中三个开关状态，以获得所有的占空比的值。