[发明专利]一种飞跨电容三电平并联变换器的控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种飞跨电容三电平并联变换器的控制方法及装置，涉及一种基于飞跨电容交错并联功率变换器的均流与电容恒压控制方法，基于排序算法的均流调制方法相比于传统移相载波调制方法也有更快的输出电压响应速度。同时，面对飞跨电容多电平电路存在的电容电压容易发生电压偏离的问题，本发明基于排序算法均流调制策略提出了一种新型的飞跨电容电压平衡控制方法，在飞跨电容电压偏离稳定值时，可以实现在不提升开关频率的前提下，实现对飞跨电容电压的调整。

技术领域

本发明属于电力电子变换器领域，具体涉及一种飞跨电容三电平并联变换器的控制方法及装置。

背景技术

功率放大器是功率硬件在环测试中的重要设备，起到了虚拟系统模型与真实测试设备之间接口的作用。随着使用场景的不断变化和升级，对功率放大器的要求也不断提高，在新型的高压应用场景下，传统的功率放大器面临着许多新的问题，高压大电流场合下，电路中的器件的应力也会相应增长，由此对开关器件的选型就更加严格。除应用场景外，对新型功率放大器的响应速度也有了更高要求，为了实现对响应速度的提升一般需要电路要有更快的开关频率。

为了解决上述问题，许多学者提出了新型的多电平结构电路，其中主要分为T型和I型多电平电路，T型在减小电流谐波，缩小滤波器体积以及减小电压和电流变化率等几个方面相比于传统两电平结构都有较明显的优势，但开关的电压应力方面仍与两电平一致，因此仅适用于低压场景下。I型多电平电路降低了对单个开关的电压应力要求，同时也提高了功率电路的等效开关频率。I型主要有中点箝位型多电平电路和飞跨电容型多电平电路，其中中点箝位型多电平电路主要的问题是输入端中性点需要保持电压平衡，也因为这个特性，中点箝位型电路更适用于逆变场景，飞跨电容型多电平电路可以通过简单的调制方法实现交直流输出，且不需要考虑中点电位平衡问题。

为了降低器件的电流应力问题，交错并联结构得以出现。交错并联结构的优势在于:

(1)在相同输出效率的情况下，交错并联结构不需要采用很大的滤波器件。

(2)在每相开关频率恒定的情况下，输出电压纹波的频率随着相数的增加而增加，总的电感电流为各相电感电流之和。

(3)多相并联的拓扑结构使得每一相承受的电流应力减小，从而增大了选型的自由度，而且有利于热量的管理和封装的灵活性。

综合上述三电平电路和交错并联结构的优势，将飞跨电容多电平电路和交错并联结构进行结合，能实现功率放大器电路在高压大电流场合正常运行，且不需对开关有过高要求，同时实现了对功率放大电路开关频率的有效提升。

现有的对基于飞跨电容电路的交错并联功率放大器的调制方法主要有移相载波调制，但移相载波调制面对的问题是当占空比突变的情况下，因为规则采样法的限制，输出电压的响应需要各个支路输出电压逐个发生响应，因此移相载波调制方法的响应速度较慢。这和对功率变换器电路的高开关频率和响应速度的需求之间有所矛盾。

此外，移相载波调制在做均流控制时，各支路占空比会根据各自电流大小发生适当增减，使等效开关周期内的输出电压不等于期望值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种飞跨电容三电平并联变换器的控制方法及装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种飞跨电容三电平并联变换器的控制方法，包括：

步骤S1、获取飞跨电容交错并联功率变换器各支路的电流采集值I_x和飞跨电容电压采集值U_fcx，其中x为功率变换器的支路编号；

步骤S2、根据电流采集值和电流参考值，计算电流跟踪误差，根据电流跟踪误差计算调整所需的占空比；

步骤S3、根据所述占空比，计算对应占空比下功率变换器开关模态组合；