[發明專利]H橋級聯型整流器電容電壓平衡控制方法

有效

• 申請號: 201810477595.8
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108631628B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 楊飏
• 申請（專利權）人: 南京鐵道職業技術學院
• 主分類號: H02M7/23
• 分類號: H02M7/23;H02M7/219;H02M1/42
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明公開了一種H橋級聯型整流器電容電壓平衡控制方法，在建立CHBR的數學模型基礎上，研究了一種基于PI控制的直流側電容電壓平衡控制策略，采用載波移相調制策略，理論推導出調制比與有功功率之間的關系，得出該電容電壓平衡控制的均壓范圍，具有較好的均壓能力。

技術領域

本發明涉及一種電容電壓平衡控制方法，特別是一種H橋級聯型整流器電容電壓平衡控制方法。

背景技術

近年來，H橋級聯型整流器(cascaded H-bridge rectifier，CHBR)因其控制簡單、易于模塊化等優點已經成功應用于大功率場合。通過級聯多個功率模塊，CHBR可以產生更多的電平來合成輸入電壓，從而大大降低了電壓和電流諧波。CHBR由多個功率模塊組成，與傳統整流器相比其可以承受更高的電壓，而每個功率模塊承受的電壓較低。由于CHBR采用模塊化設計，當某個模塊發生故障時可快速進行替換，從而顯著提高了整個系統的可靠性。

由于CHBR的每個功率模塊流過的電流相同，在對直流側電容電壓進行調節時完全依靠相同的電流來控制多個功率模塊，因此無法有效保證每個功率模塊的直流側電容電壓的平衡，所以CHBR的直流側電容電壓平衡問題一直是國內外學者研究的重點。文獻[1]對多種基于PI調節的直流母線電壓控制算法進行了研究，所以很難對PI調節器參數進行設計。文獻[2]融合級聯型整流器控制策略和均壓策略，根據PI控制器對不平衡負載所在模塊開關時間的調整，并依據實驗結果得到了該控制策略的均壓范圍。文獻[3]在載波層疊調制基礎上，通過兩個模塊輸出電平的疊加性質擴寬了模塊間工作狀態交換的范圍。

[1]Dell’Aquila A,Liserre M,Monopoli V G,et al.Overview of PI-BasedSolutions for the Control of DC Buses of a Single-Phase H-Bridge MultilevelActive Rectifier[J].IEEE Transactions on Industry Applications,2008,44(3):857-866.

[2]S Vazquez,JI Leon,JM Carrasco,LG Franquelo,E Galvan,M Reyes,JASanchez,and E Dominguez.Analysis of the Power Balance in the Cells of aMultilevel Cascaded H-Bridge Converter[J].IEEE Trans.Ind.Electron,2010,57:2287-2296.

[3]C Wang,G Zhang,H Cheng,and Y Li.A novel modulation strategy basedon two dimensional modulation for balancing DC-link capacitor voltages ofcascaded H-Bridges Rectifier[J].IECON 2012-38th Annual Conference on IEEEIndustrial Electronics Society,2012:116-122.

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種H橋級聯型整流器電容電壓平衡控制方法，實現高功率因數、網側電流正弦化和對直流側電容電壓快速調節的目的。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種H橋級聯型整流器電容電壓平衡控制方法，其特征在于包含以下步驟：

步驟一：各功率單元電容電壓采樣值u_dc1、u_dc2....u_dcn用加法器sum求和，得到直流母線電壓總和u_dcsum，用其與直流側電壓參考值比較，將得到的誤差值送入電壓外環PI控制環節得到電流調節量I_ref；