[发明专利]双输出三开关组MMC逆变器直流电容电压的控制方法

摘要

本发明提供双输出三开关组MMC逆变器直流电容电压的控制方法，包括对上开关组、中开关组和下开关组的功率开关单元的直流电容的电压控制；采样上开关组、中开关组和下开关组的每个功率开关单元的直流电容的电压，通过电压反馈和PI调节，稳定上该功率开关单元的直流电容的电压。本发明的控制方法均衡和稳定了双输出单相三开关组MMC逆变器中直流电容的电压，确保双输出单相三开关组MMC逆变器具有两路N+1电平交流输出，输出电流波形质量很高，功率开关单元中每个开关管承受的电压应力仅为直流母线电压的1/N，同时能保证变换器工作过程中所有开关管承受的电压相等，很好的解决了开关管的均压问题。

主权项

双输出单相三开关组MMC逆变器直流电容电压的控制方法，其特征在于：包括对上开关组、中开关组和下开关组的功率开关单元的直流电容的电压控制；采样上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的直流电容的电压（vHCj）和流过上开关组的电流（iH），通过电压反馈和PI调节，稳定上开关组的第j个功率开关单元的直流电容的电压，上开关组、中开关组和下开关组分别由N个功率开关单元串联而成，其中j的取值为1~N；采样中开关组的第j个功率开关单元（SMMj）的直流电容的电压（vMCj）和流过中开关组的电流（iM），通过电压反馈和PI调节，稳定中开关组的第j个功率开关单元（SMMj）的直流电容的电压；采样下开关组的第j个功率开关单元（SMLj）的直流电容的电压（vLCj）和流过下开关组的电流（iL），通过电压反馈和PI调节，稳定下开关组的第j个功率开关单元（SMLj）的直流电容的电压；所述对上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的直流电容的电压控制中，参考电压（VCref）减去上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的直流电容的电压（vHCj），然后通过PI调节，得到上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的直流电容电压的误差放大信号（△vHCj）；流过上开关组的电流（iH）通过符号函数（sign），当流过上开关组的电流（iH）大于0时，符号函数（sign）输出为1；当流过上开关组的电流（iH）小于0时，符号函数输出为‑1；上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的直流电容电压的误差放大信号（△vHCj）乘以符号函数（sign），然后除以值为Udc/2的电压，得到上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的归一化误差放大信号（△v*HCj）；逆变器的第一路输出的实际参考电压（Ra）除以值为Udc/2的电压，得到第一路输出的归一化参考电压（R*a）；第一路输出的归一化参考电压（R*a）加上1/3，并减去上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的归一化误差放大信号（△v*HCj），得到上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的归一化参考信号（v*HCj）；上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的归一化参考信号（v*HCj）与第j个载波（Cj）通过比较器，产生上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的第二开关管（S2）的控制电平（SHj），当上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的归一化参考信号（v*HCj）大于第j个载波（Cj）时，上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的第二开关管（S2）的控制电平（SHj）为高电平；当上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的归一化参考信号（v*HCj）小于第j个载波（Cj）时，上开关组的第j个功率开关单元（SMHj）的第二开关管（S2）的控制电平（SHj）为低电平；所述功率开关单元由第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管和电容构成；其中，电容的正极与第一开关管的集电极、第一二极管的阴极连接，第一开关管的发射极与第一二极管的阳极、第二开关管的集电极、第二二极管的阴极连接，第二开关管的发射极与第二二极管的阳极、电容的负极连接；第二开关管的集电极作为第一输出端，第二开关管的发射极作为第二输出端。