[發明專利]交直流混聯多端口電能路由器及其控制方法

有效

• 申請號: 202111532000.2
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114221556B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 李彬彬;廖志賢;趙曉東;韓林潔;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02M5/293
• 分類號: H02M5/293;H02M7/219;H02M1/088;H02M1/10
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

1.一種交直流混聯多端口電能路由器的控制方法，其特征在于所述路由器包括MMC、四繞組變壓器、全橋電路、中壓交流端口、中壓直流端口、低壓交流端口和低壓直流端口，其中：

所述四繞組變壓器分別由原邊的N₁繞組和N₂繞組、副邊的N₃繞組和N₄繞組構成；

所述N₁繞組的同名端與MMC的上橋臂連接，N₁繞組的異名端與N₂繞組的同名端相連接，N₂繞組的異名端與MMC的下橋臂相連；

所述N₁繞組的異名端與N₂繞組的同名端相連接點通過輸出濾波電感L_g連接到中壓交流端口；

所述N₃繞組的同名端通過第一功率電感L_σ連接到全橋電路的左半橋，N₃繞組的異名端與N₄繞組的同名端相連接，N₄繞組的異名端通過第二功率電感L_σ連接到全橋電路的右半橋；

所述N₃繞組的異名端與N₄繞組的同名端相連接處連接到低壓交流端口；

所述全橋電路的直流母線連接到低壓直流端口；

所述MMC的直流母線連接到中壓直流端口；

所述方法包括如下步驟：

步驟1：將MMC側控制信號拆分為直流共模信號m_DC、差模信號m_dm、低頻共模信號m_{LF_cm}和高頻共模信號m_{HF_cm}；

步驟2：將全橋電路的左半橋控制電壓信號u_A拆分為高頻差模信號u_{A_dm}和高頻共模信號u_{A_cm}，全橋電路的右半橋控制電壓信號u_B拆分為高頻差模信號u_{B_dm}和高頻共模信號u_{B_cm}，其中，高頻共模信號u_{A_cm}和高頻共模信號u_{B_cm}的幅度和極性均相同，高頻差模信號u_{A_dm}和高頻差模信號u_{B_dm}的幅度相同極性相反；

步驟3：根據低壓交流端口輸出電壓要求，計算高頻共模信號u_{A_cm}和高頻共模信號u_{B_cm}；

步驟4：計算高頻差模信號u_{A_dm}和高頻差模信號u_{B_dm}；

步驟5：利用高頻共模信號u_{A_cm}和高頻共模信號u_{B_cm}、高頻差模信號u_{A_dm}和高頻差模信號u_{B_dm}合成u_A和u_B：

u_A和u_B用于計算生成功率開關的開關信號；

步驟6：將高頻差模信號u_{A_dm}和高頻差模信號u_{B_dm}移相后，與1/2(N_P/N_S)相乘，N_P代表原邊繞組匝數，N_P＝N₁+N₂；N_S代表副邊繞組匝數，N_S＝N₃+N₄；得到MMC側高頻共模信號m_{HF_cm}，并根據中壓交流端口電壓幅度U_MVAC、頻率f_MVAC、相位Ф_MVAC以及中壓直流端口電壓幅度U_MVDC，計算出差模信號m_dm；

根據中壓直流端口電壓幅度的指令值U^*_MVDC，計算直流共模信號m_DC＝1/2U^*_MVDC/U_MVDC，最后利用環流控制器獲得低頻共模信號m_{LF_cm}；

步驟7：將步驟1～步驟6獲得的各項控制信號進行綜合，得到MMC側上橋臂控制信號為：(m_DC-m_dm+m_{LF_cm}+m_{HF_cm})；MMC側下橋臂控制信號為：(m_DC+m_dm+m_{LF_cm}+m_{HF_cm})，將得到的MMC側上下橋臂控制信號和全橋電路的左右半橋控制電壓信號進行調制，得到相應的功率開關管開關信號，即完成四端口的控制。