[發(fā)明專利]抑制三電平Boost變流單元中點電位波動的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810345102.5
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108540004B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設計）人: 張哲;周洪偉;翟向杰;張美美;李國
• 申請（專利權(quán)）人: 特變電工西安電氣科技有限公司;特變電工新疆新能源股份有限公司
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/493
• 代理公司: 61215 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務所
• 代理人: 何會俠

一種抑制三電平Boost變流單元中點電位波動的控制方法，其特征在于：在每個三電平Boost變流單元輸出端串聯(lián)三個虛擬電阻，由于三電平Boost變流單元輸出端并聯(lián)，通過設置虛擬電阻，增大了單個三電平Boost變流單元的輸出阻抗，使得多個三電平Boost變流單元之間的均流效果得到改善。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及三電平Boost變流單元技術(shù)領域，具體涉及一種抑制三電平Boost變流單元中點電位波動的控制方法。

背景技術(shù)

三電平Boost直流變流器相對于兩電平Boost直流變流器具有開關管、續(xù)流二極管電壓應力小，濾波電感和濾波電容小等優(yōu)點，因而在大、中功率開關電源中有廣泛的應用前景。

圖1給出了三電平Boost變流器的基本主電路。其中S1和S2為開關管，L1和L2是升壓電感，D1和D2是續(xù)流二極管，Cin1和Cin2是輸入電容，Cout1和Cout2是輸出電容，VC1、VC2分別是輸出電容Cout1和Cout2兩端電壓。

開關管S1和S2采用交錯工作方式，圖2為三電平Boost變流器主要工作波形，其中d1、d2分別為開關管S1、S2的占空比，iL為電感電流波形，Ts為開關周期。圖2a給出了d1＝d2<0.5時三電平Boost變流器的主要工作波形，圖2b給出了d1＝d2>0.5時三電平Boost變流器的主要工作波形。

開關管S1的電壓應力由VC1決定，開關管S2的電壓應力由VC2決定。在S1導通，S2關斷時，Cout2存儲能量，Cout1釋放能量，2個電容上電壓差的變化量與S1的占空比d1有關；當S1關斷，S2導通時，Cout1存儲能量，Cout2釋放能量，2個電容上電壓差的變化量與S2的占空比d2有關。如果兩個電容上電壓相差較大會導致對應開關管電壓應力增大，嚴重威脅整個變流器的安全可靠工作。

為了抑制三電平Boost變流器輸出中點電位波動，有兩種常用方法。

方法一：通過負載進行調(diào)節(jié)：

如果三電平Boost變流器的輸出負載是三電平或者多電平逆變器，可以通過多電平逆變器的中點調(diào)制策略對母線中點進行調(diào)節(jié)。

缺點包括：1)依賴電流過零點和扇區(qū)判斷，在輕載時效果不理想；2)算法實現(xiàn)較復雜；3)依賴后級負載工作，當后級不工作時無法獨立對中點電位進行調(diào)節(jié)。

方法二：通過三電平Boost變流器本身進行調(diào)節(jié)：

通過檢測VC1和VC2的大小，對d1和d2進行調(diào)整。若VC1<VC2，則增大d2并減小d1，增加Cout1的充電時間，同時減少Cout2的充電時間；相反，若VC1>VC2，則增大d1并減小d2，增加Cout2的充電時間，同時減少Cout1的充電時間。

1)、首先通過模數(shù)轉(zhuǎn)換AD采樣獲取母線電壓U_bus、均壓電容電壓U_middc；然后將母線電壓U_bus的一半與均壓電容電壓U_middc作差后，通過PI控制器得到中點占空比MidD。

2)、采樣Boost電感電流I_boost與電流參考值I_boost^*作差后，通過PI控制器得到總占空比Duty。

3)、根據(jù)電路工作原理，將總占空比Duty與中點占空比相減后，然后與載波比較后得到上管Q1的占空比Up_Duty；將總占空比Duty與中點占空比相加后得到后，然后與載波比較后得到上管Q2的占空比Down_Duty。

Δd_Diff＝(V_up-V_down)×G_vmid