[发明专利]一种桥臂不对称时上下桥臂电容能量的平衡方法

权利要求书

1.一种桥臂不对称时上下桥臂电容能量的平衡方法，其特征在于，应用于模块化多电平变换器桥臂子不对称等效电路模型中，该等效电路模型分为交流电路部分和直流电路部分；

直流电路部分包括两个直流电源V_d/2、电感L_dc、电阻R_dc、电容C_dc和受控源S_c2并联组成第一模块，两个直流电源V_d/2、电感L_dc、电阻R_dc及第一模块串联连接；

交流电路部分包括电容C_ac和受控源S_c1并联组成的第二模块、电感L_ac、电阻R_ac以及负载Load，第二模块、电感L_ac、电阻R_ac以及负载Load串联连接；

交直流电路部分通过网络T1、T2耦合连接；

直流电源、电感、电阻、电容、受控源的物理含义或者其与模块化多电平变换器实际电路之间的关系如下：

电感L_dc：L_dc＝2L，L为模块化多电平变换器的电感值；

电阻R_dc：R_dc＝2r_d，r_d为桥臂的等效直流电阻；

电容C_dc，C_dc＝2C^Σ，C^∑其物理含义为桥臂所有模块均开通时，桥臂的等效电容大小，如果将桥臂等效为一可变的电容，那么C^∑是这一电容的最小值；

电容C_ac：C_ac＝8C^Σ；

电感L_ac：L_ac＝L/2；

电阻R_ac：R_ac＝r_d/2；

受控源Sc2、受控源Sc1：为正负桥臂模块电容不对称产生的干扰项，由下式决定：

式中，和分别为上下桥臂所有子模块电容瞬时电压之和；

i_Zu为模块化多电平变换器中逆变器T₂的电流，i_u为逆变器T₁的电流；

k_c为一任意系数，S_u为u相的开关函数，i_N为模块化多电平变换器正负桥臂接入电平数等于零时所能产生的最大环流；

其平衡方法包括以下步骤：

步骤一：测量出正负桥臂模块电容的电压和，再把它们相减，其差值经过LPF滤掉其中的交流成分，得到直流分量；

步骤二：将直流成分经过PI调节得出一增益；

步骤三：将上述增益用于控制一个正弦波发生器的幅值，正弦波的频率和输出频率相同，初始相位为直流侧基波阻抗角；

步骤四：将经过幅度控制的正弦波信号同时加在正负桥臂调制信号中，经过调制和电容均压策略后产生PWM信号；

步骤五：将产生的PWM信号去控制每个模块中的开关器件，从而在直流侧产生一基波电压，该基波电压会在环流中产生一基波分量去控制电容C_dc的直流成分，也就是正负桥臂电容电压差的平均值；

步骤六：稳态时，正负桥臂电容电压差的平均值为0，从而消除输出电压中的直流成分。

2.根据权利要求书1所述的一种桥臂不对称时上下桥臂电容能量的平衡方法，其特征在于，网络T₁为一个端口特性和理想变压器相同的双端的网络，该网络T₁的变比是一个正弦函数，且能够传递交直流信号，其变比为网络T₂为一个端口特性和理想变压器相同的双端的网络，该网络T₂的变比是一个正弦函数，且能够传递交直流信号，变比为1:2S_u。

3.根据权利要求书1所述的一种桥臂不对称时上下桥臂电容能量的平衡方法，其特征在于，电容C_dc、C_ac的电压分别反映了正负桥臂电容电压之和及之差。

4.根据权利要求书1所述的一种桥臂不对称时上下桥臂电容能量的平衡方法，其特征在于，受控源S_c1和S_c2是代替正负桥臂模块电容不对称产生的干扰项。