[發明專利]一種MMC半橋子模塊間熱均衡控制方法

在審

• 申請號: 202310450873.1
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116488482A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 羅永捷;賈贊;王強鋼;周念成;池源;宋勇輝;李奇芬
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02M7/162
• 分類號: H02M7/162;H02M7/5387;H02M1/088;H02M1/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

1.一種MMC半橋子模塊間熱均衡控制方法，其特征在于，所述MMC包括多個橋臂，每個橋臂均包括多個相同結構的半橋子模塊；每個半橋子模塊均包括相串聯的兩個開關器件，以及與所述兩個開關器件下相并聯的一個電容，半橋子模塊電壓為半橋子模塊中電容兩端的電壓；

本方法包括以下步驟：

步驟1、對同一橋臂上不同半橋子模塊的各開關器件的溫度進行采樣，并采集橋臂上各半橋子模塊的電容電壓；

步驟2、根據橋臂電流的正負及各半橋子模塊的充放電數據，分析半橋子模塊上各開關器件的溫度變化趨勢；

步驟3、基于電壓平衡原則與結溫平衡原則，計算考慮半橋子模塊的電容電壓與各開關管溫度的熱平衡因子；并根據半橋子模塊的電容電壓波動需求確定半橋子模塊輪換個數N_b；

步驟4：根據投切狀態將橋臂的半橋子模塊分為投入組和切除組；對投入組中的半橋子模塊分別按照對應的各開關管溫度的熱平衡因子從小到大的順序進行排序；對切除組中的半橋子模塊分別按照對應的各開關管溫度的熱平衡因子從小到大的順序進行排序；

步驟5、記錄當前控制周期投入半橋子模塊個數n_onk與上一控制周期投入半橋子模塊個數n_onk-1；并計算當前相鄰控制周期半橋子模塊投入增量Δn_ref＝n_onk-n_onk-1；

步驟6，采集MMC實時的橋臂電流i_arm，根據橋臂電流i_arm與Δn_ref的正負，按照預設的基于電壓平衡原則與結溫平衡原則的投切策略，結合步驟4中投入組及切除組的排序，進行熱均衡控制。

2.如權利要求1所述的MMC半橋子模塊間熱均衡控制方法，其特征在于：每個半橋子模塊均包括兩個IGBT和兩個二極管開關管D，分別為第一IGBT開關管T1和第二IGBT開關管T2以及第一二極管開關管D1和第二二極管開關管D2；其中，所述第一二極管開關管D1和第二二極管開關管D2分別反并聯在第一IGBT開關管T1和第二IGBT開關管T2的集電極和發射極之間，每個IGBT開關管與其并聯的一個二極管構成一個開關器件；所述第一IGBT開關管T1的發射極和第二IGBT開關管T2的集電極相連；所述第一IGBT開關管T1的集電極與半橋子模塊中電容的正極相連，第二IGBT開關管T2的發射極與半橋子模塊中電容的負極相連；所述第一IGBT開關管T1的發射極、第二IGBT開關管T2的發射極分別作為半橋子模塊的兩個連接端子；

步驟3中，計算的半橋子模塊各開關管溫度的熱平衡因子包括第一IGBT開關管T1對應的熱平衡因子Z_T1、第二IGBT開關管T2對應的熱平衡因子Z_T2、第一二極管開關管D1對應的熱平衡因子Z_D1和第二二極管開關管D2對應的熱平衡因子Z?_D2；

步驟4中，對投入組中的半橋子模塊分別按照Z_T1、Z_T2、Z_D1和Z?_D2從小到大的順序進行排序；對切除組中的半橋子模塊分別按照Z_T1、Z_T2、Z_D1和Z?_D2從小到大的順序進行排序。

3.如權利要求2所述的MMC半橋子模塊間熱均衡控制方法，其特征在于：步驟2中，半橋子模塊上各開關器件的溫度變化趨勢包括：橋臂電流i_arm0且半橋子模塊從投入狀態變為切除狀態時，第二IGBT開關管T2的溫度升高；橋臂電流i_arm0且半橋子模塊從切除狀態變為投入狀態時，第一二極管開關管D1的溫度升高；橋臂電流i_arm0且半橋子模塊從投入狀態變為切除狀態時，第二二極管開關管D2的溫度升高；橋臂電流i_arm0且半橋子模塊從切除狀態變為投入狀態時，第一IGBT開關管T1的溫度升高。