[發明專利]適用于高功率密度場合的多電平矩陣變換器及其箝位電容電壓控制方法

有效

• 申請號: 201810698489.2
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108768182B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 邱麟;黃曉艷;吳立建;方攸同
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M5/293
• 分類號: H02M5/293
• 代理公司: 33224 杭州天勤知識產權代理有限公司
• 代理人: 王琛<國際申請>=<國際公布>=<進入國

1.一種多電平矩陣變換器的箝位電容電壓控制方法，所述多電平矩陣變換器包括三相橋臂，每個橋臂均由N-1組雙向開關電路依次連接組成，相鄰兩組雙向開關電路之間連接有箝位電路，所述橋臂具有三相輸入端口和一個輸出端口且各橋臂同相的輸入端口共連，N為多電平矩陣變換器輸出相電壓的電平數且N為大于3的自然數；

所述雙向開關電路由三個雙向開關S_A～S_C組成，對于任一橋臂，該橋臂中所有雙向開關電路的雙向開關S_j依次級聯后形成兩個端點T_j1和T_j2，j＝A、B或C；其中端點T_j1作為該橋臂的j相輸入端口，端點T_A2、T_B2和T_B2共連后作為該橋臂的輸出端口；

所述箝位電路由三個箝位電容C₁～C₃組成且連接于相鄰兩組雙向開關電路I和II之間，則箝位電容C₁的一端與箝位電容C₃的一端、雙向開關電路I中雙向開關S_A的一端以及雙向開關電路II中雙向開關S_A的一端相連，箝位電容C₁的另一端與箝位電容C₂的一端、雙向開關電路I中雙向開關S_B的一端以及雙向開關電路II中雙向開關S_B的一端相連，箝位電容C₂的另一端與箝位電容C₃的另一端、雙向開關電路I中雙向開關S_C的一端以及雙向開關電路II中雙向開關S_C的一端相連；

所述箝位電容電壓控制方法包括如下步驟：

(1)對于系統的任一橋臂，遍歷其所有可能的開關組合方案，由于同一組雙向開關電路中在任一時刻必須只有一個雙向開關是開通的，因此一個橋臂具有3^N-1種開關組合方案，對于整個系統則有3^3(N-1)種開關組合方案；

(2)對于任一種開關組合方案，計算確定在該方案下系統的三相輸出電壓并對其進行帕克變換，通過帕克變換得到的電壓矢量即對應空間矢量平面中的一個點；依此遍歷所有開關組合方案，將空間矢量平面中的所有點相互連線；

(3)對系統要求的三相輸出電壓進行帕克變換，對應得到在空間矢量平面中的點O，確定平面中包含點O的最小三角形，進而將該三角形三個頂點對應的所有開關組合方案組成候選方案集；

(4)對于候選方案集中的任一開關組合方案，在該方案下測量系統中所有箝位電容的實際電容電壓，計算參考電容電壓與實際電容電壓的電壓誤差并對其標幺化，進而通過以下公式計算該方案的評價函數L：

其中：ΔU_k為系統中第k個箝位電容的電壓誤差標幺值，I_{arm_k}為第k個箝位電容所在橋臂的橋臂電流；

(5)根據步驟(4)遍歷候選方案集中的所有開關組合方案，選取評價函數L最小的開關組合方案作為系統的箝位電容電壓控制策略。

2.根據權利要求1所述的箝位電容電壓控制方法，其特征在于：所述步驟(2)中對于任一種開關組合方案，在該方案下系統任一相輸出電壓即等于該相的輸入電壓加上該相橋臂電流流經的所有箝位電容的參考電容電壓總和。

3.根據權利要求1或2所述的箝位電容電壓控制方法，其特征在于：對于系統中的任一箝位電容，其參考電容電壓的計算表達式如下：

其中：U_ref為該箝位電容的參考電容電壓，若該箝位電容位于第i級箝位電路中，即第i級箝位電路連接于第i組與第i+1組雙向開關電路之間，i為自然數且1≤i≤N-2，U為該箝位電容所連兩相線之間的線電壓，若該箝位電容為第i級箝位電路中的箝位電容C₁，則U即為AB兩相線之間的線電壓；若箝位電容C為第i級箝位電路中的箝位電容C₂，則U即為BC兩相線之間的線電壓；若箝位電容C為第i級箝位電路中的箝位電容C₃，則U即為AC兩相線之間的線電壓。