[發(fā)明專利]一種基于ANPC全橋三電平DAB的中點(diǎn)電位平衡控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110095840.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112886822B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宇;曹清泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M7/487
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種基于ANPC全橋三電平DAB的中點(diǎn)電位平衡控制方法，所述ANPC全橋三電平DAB包括全橋ANPC有源橋、H橋電路、變壓器以及電感，所述全橋ANPC有源橋由第一直流分壓電容、第二直流分壓電容和兩個(gè)半橋ANPC橋臂電路組成，兩個(gè)直流分壓電容串聯(lián)接于直流母線電壓V_dc1，每個(gè)直流分壓電容上的電壓均為V_dc1/2，半橋ANPC橋臂電路將串聯(lián)開(kāi)關(guān)管橋臂的中點(diǎn)通過(guò)有源開(kāi)關(guān)器件連接到兩個(gè)直流分壓電容的串聯(lián)中點(diǎn)，使得每個(gè)半橋ANPC橋臂電路中的每個(gè)開(kāi)關(guān)管承受的電壓均為V_dc1/2；

全橋ANPC電路包括第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管、第五開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管、第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管、第九開(kāi)關(guān)管、第十開(kāi)關(guān)管、第十一開(kāi)關(guān)管以及第十二開(kāi)關(guān)管；所述第一直流分壓電容和第二直流分壓電容串聯(lián)；所述第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管以及第四開(kāi)關(guān)管依次正向串聯(lián)，兩端分別連接直流母線電壓；所述第五開(kāi)關(guān)管和第六開(kāi)關(guān)管正向串聯(lián)，兩端分別與所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)及所述第三開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)相連；第五開(kāi)關(guān)管和第六開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)與第一直流分壓電容和第二直流分壓電容的串聯(lián)中點(diǎn)相連；所述第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管、第九開(kāi)關(guān)管以及第十開(kāi)關(guān)管依次正向串聯(lián)，兩端分別連接直流母線電壓；所述第十一開(kāi)關(guān)管和第十二開(kāi)關(guān)管正向串聯(lián)，兩端分別與所述第七開(kāi)關(guān)管和第八開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)及所述第九開(kāi)關(guān)管和第十開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)相連；第十一開(kāi)關(guān)管和第十二開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)與第一直流分壓電容和第二直流分壓電容的串聯(lián)中點(diǎn)相連；所述第二開(kāi)關(guān)管和第三開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)連接電感的一端，所述電感的另一端連接變壓器一側(cè)的一端；所述第八開(kāi)關(guān)管和第九開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)連接變壓器一側(cè)的另一端；所述第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管、第五開(kāi)關(guān)管以及第六開(kāi)關(guān)管組成第一個(gè)半橋ANPC橋臂電路，所述第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管、第九開(kāi)關(guān)管、第十開(kāi)關(guān)管、第十一開(kāi)關(guān)管以及第十二開(kāi)關(guān)管組成第二個(gè)半橋ANPC橋臂電路；全橋ANPC有源橋的輸出電平V_AB為兩個(gè)半橋ANPC橋臂電路輸出電平V_A和V_B的差值；每個(gè)半橋ANPC橋臂電路輸出三種電平{V_dc1/2、0、-V_dc1/2}；當(dāng)電容電壓平衡時(shí)，全橋ANPC有源橋輸出五種電平{V_dc1/2、V_dc1/2、0、-V_dc1/2、-V_dc1/2}，該五種電平對(duì)應(yīng)9種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，輸出電壓V_dc1和-V_dc1分別對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)U_PN和U_NP，輸出電壓V_dc1/2對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)U_PO和U_ON，輸出電壓-V_dc1/2對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)U_NO和U_OP，輸出電壓0對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)U_PP、U_NN和U_OO；

其特征在于，基于ANPC全橋三電平DAB的中點(diǎn)電位平衡控制方法包括以下步驟：

S1.在當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期，采樣全橋三電平電路的直流側(cè)電壓V_dc1和第二直流分壓電容的電壓，將負(fù)母線作為零電壓參考點(diǎn)，則第二直流分壓電容的電壓即為中點(diǎn)電壓V_mid；

S2.比較中點(diǎn)電壓和預(yù)設(shè)上下限值的大小，當(dāng)中點(diǎn)電壓小于下限值時(shí)，控制方式選擇為升壓開(kāi)關(guān)模式，升壓開(kāi)關(guān)模式下，一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)中點(diǎn)電流產(chǎn)生的電荷量為負(fù)，中點(diǎn)電壓上升，當(dāng)中點(diǎn)電壓大于上限值時(shí)，控制方式選擇為降壓開(kāi)關(guān)模式，降壓開(kāi)關(guān)模式下，一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)中點(diǎn)電流產(chǎn)生的電荷量為正，中點(diǎn)電壓下降，否則開(kāi)關(guān)模式不變；按照全橋ANPC有源橋的輸出電平V_AB的電壓變化，把一個(gè)開(kāi)關(guān)周期分成8個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所述升壓開(kāi)關(guān)模式中，全橋ANPC有源橋的輸出電平V_AB在一個(gè)周期內(nèi)的八個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)依次為：U_OO、U_PO、U_PN、U_PO、U_OO、U_OP、U_NP、U_OP；第一個(gè)半橋ANPC橋臂電路在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)八個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的輸出電平依次為：0、V_dc1/2、V_dc1/2、V_dc1/2、0、0、-V_dc1/2、0；第二個(gè)半橋ANPC橋臂電路在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)八個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的輸出電平依次為：0、0、-V_dc1/2、0、0、V_dc1/2、V_dc1/2、V_dc1/2；所述降壓開(kāi)關(guān)模式中，全橋ANPC有源橋的輸出電平V_AB在一個(gè)周期內(nèi)的八個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)依次為：U_OO、U_ON、U_PN、U_ON、U_OO、U_NO、U_NP、U_NO；第一個(gè)半橋ANPC橋臂電路在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)八個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的輸出電平依次為：0、0、V_dc1/2、0、0、-V_dc1/2、-V_dc1/2、-V_dc1/2；第二個(gè)半橋ANPC橋臂電路在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)八個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的輸出電平依次為：0、-V_dc1/2、-V_dc1/2、-V_dc1/2、0、0、V_dc1/2、0；

S3.進(jìn)入下一開(kāi)關(guān)周期，轉(zhuǎn)入步驟S1，通過(guò)開(kāi)關(guān)模式的轉(zhuǎn)變控制中點(diǎn)電位平衡。