[发明专利]基于最小回流功率的多电平变换器优化控制方法及装置

权利要求书

1.一种基于最小回流功率的多电平变换器优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.获取多电平变换器的变压比；

S2.根据所述多电平变换器的输入电压、输出电压、输出电流、谐振电感、变换器匝数比、开关频率计算得到所述多电平变换器标幺化的传输功率；

S3.在所述多电平变换器处于最小回流功率状态下，根据所述变压比、所述变换器匝数比和所述传输功率计算得到所述多电平变换器的输入内移相角和输出内移相角；以及采用PI控制器调节所述多电平变换器的所述输出电压稳定输出，得到所述多电平变换器的外移相角；

S4.将所述输入内移相角、所述输出内移相角和所述外移相角输入驱动生成模块控制所述多电平变换器中开关器件的通断；

其中，在步骤S3中，计算所述多电平变换器的输入内移相角和输出内移相角的公式为：

式中，α为输入内移相角，β为输出内移相角，k为变压比，p₀为传输功率，N为变换器匝数比。

2.根据权利要求1所述的基于最小回流功率的多电平变换器优化控制方法，其特征在于，计算所述多电平变换器的输入内移相角和输出内移相角具体步骤包括：

S31.获取所述多电平变换器标幺值的传输功率基波分量和回流功率基波分量；

S32.采用拉格朗日乘数法建立基于所述传输功率基波分量和所述回流功率基波分量的拉格朗日方程，并对所述拉格朗日方程中的三个移相角进行求偏导数，得到三个移相角的导数式；

S33.根据限制条件对所述导数式进行求解，得到所述多电平变换器的输入内移相角和输出内移相角的公式；

其中，所述拉格朗日方程为：

三个移相角的所述导数式为：

所述限制条件为：

式中，为多电平变换器输入端与输出端电压中点之间的移相角，α为输入内移相角，β为输出内移相角，k为变压比，p₀为传输功率，N为变换器匝数比，为传输功率基波分量，为回流功率基波分量，为拉格朗日函数，λ为拉格朗日系数。

3.根据权利要求1所述的基于最小回流功率的多电平变换器优化控制方法，其特征在于，在步骤S3中，采用PI控制器调节所述多电平变换器的所述输出电压稳定输出具体包括：将所述输出电压与所述多电平变换器指令电压之间的差值经过所述PI控制器按照所述外移相角调节控制，使得所述输出电压等于所述指令电压。

4.根据权利要求1所述的基于最小回流功率的多电平变换器优化控制方法，其特征在于，所述驱动生成模块采用2SP0320x2Ax型号的控制芯片控制所述多电平变换器中开关器件的通断。

5.一种基于最小回流功率的多电平变换器优化控制装置，包括变压比计算模块和传输功率计算模块，其特征在于，还包括优化移相角计算模块和控制模块；

所述变压比计算模块，用于根据多电平变换器的输入电压、输出电压和变换器匝数比计算所述多电平变换器的变压比；

所述传输功率计算模块，用于根据所述多电平变换器的输入电压、输出电压、输出电流、谐振电感、变换器匝数比、开关频率计算得到所述多电平变换器标幺化的传输功率；

所述优化移相角计算模块，用于在所述多电平变换器处于最小回流功率状态下，根据所述变压比、所述变换器匝数比和所述传输功率计算得到所述多电平变换器的输入内移相角和输出内移相角；以及采用PI控制器调节所述多电平变换器的所述输出电压稳定输出，得到所述多电平变换器的外移相角；

所述控制模块，用于根据所述输入内移相角、所述输出内移相角和所述外移相角控制所述多电平变换器中开关器件的通断；

其中，计算所述多电平变换器的输入内移相角和输出内移相角的公式为：

式中，α为输入内移相角，β为输出内移相角，k为变压比，p₀为传输功率，N为变换器匝数比。