混合拓扑功率变换器的控制方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及混合拓扑功率变换器的控制方法与装置。该混合拓扑功率变换器包含H桥级联电路与三电平电路，控制方法包含:将零序分量注入至总调制波，以形成补偿总调制波；根据补偿总调制波，产生第一电压信号；根据补偿总调制波与第一电压信号，产生H桥调制波；以及根据第一电压信号对应产生三电平驱动信号，且根据H桥调制波对应产生H桥驱动信号，使三电平驱动信号调整三电平电路内的开关的占空比，并使H桥驱动信号调整H桥级联电路内的开关的占空比。同时减小三电平电路的母线电容的纹波电压、纹波电流和减小混合拓扑功率变换器的所有功率器件的损耗，并且不影响混合拓扑功率变换器的正常工作。

Control method and device of hybrid topology power converter

The present invention relates to the control method and device of hybrid topology power converter. The hybrid topology power converter includes cascaded H bridge circuit and three level circuit, control method includes: zero sequence component into total modulation wave to form the total compensation compensation according to the modulation wave; total modulation wave generates a first voltage signal; the total compensation according to the modulation wave and the first voltage signal, H bridge modulation wave; and the three level driving signal according to the first voltage signal corresponding to, and according to the H bridge H bridge driver corresponding to the modulation wave signal, the three level three level switch driving signal adjustment circuit in which the duty ratio, and the H bridge driving signal to adjust the H bridge cascade circuit within the duty ratio of the switch. Loss reduction of bus capacitance level circuit at the same time the mistress, and reduce the ripple voltage ripple current hybrid power converter topology of all power devices, and does not affect the normal work of hybrid power converter.

【技术实现步骤摘要】
混合拓扑功率变换器的控制方法与装置
本专利技术涉及一种功率变换器的控制方法与装置，特别涉及一种混合拓扑功率变换器的控制方法与装置。
技术介绍
包含三电平电路及H桥级联电路的混合拓扑功率变换器是近些年来出现的一种新型大功率多电平变换器的拓扑结构。其中，母线电容的纹波电压、纹波电流的大小和功率器件的损耗是设计这类拓扑的功率变换器(例如StaticVarGenerator即SVG、高压变频器)时所须关注的重要指标。为了减小母线电压的纹波电压、纹波电流，传统做法是通过增加母线上的电容的容值或增加电容颗数等方法来减小母线的纹波电压，并减小每颗电容的纹波电流。然而，增加母线上的电容的容值或增加电容颗数会增加设备体积、提高设备成本。此外，虽然减小功率器件的开关损耗可以通过软开关的方案解决，但是对于混合拓扑功率变换器来说，该方案实现较复杂，而且对开关损耗的减小有限，且无法减小导通损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混合拓扑功率变换器的控制方法与装置，以解决现有技术所面临的设备体积较大、成本较高、控制方法复杂以及功率器件损耗无法有效减小等问题。本专利技术的另一目的在于提供一种混合拓扑功率变换器的控制方法与装置，其是于混合拓扑功率变换器的总调制波中注入零序分量，可以实现同时减小三电平电路的母线电容的纹波电压、纹波电流和减小混合拓扑功率变换器的所有功率器件的损耗，并且不影响混合拓扑功率变换器的正常工作，同时亦可降低母线电容容值或减少使用电容数量，使设备体积缩小、设备成本降低以及损耗降低，提高了混合拓扑功率变换器的功率密度。为达上述目的，本专利技术的一较佳实施方式为提供一种混合拓扑功率变换器的控制方法，混合拓扑功率变换器包括三电平电路及H桥级联电路，三电平电路的输出侧与H桥级联电路的输入侧耦接，该控制方法包含下列步骤：将零序分量注入至总调制波，以形成补偿总调制波；根据补偿总调制波，产生第一电压信号；根据补偿总调制波及第一电压信号，产生H桥调制波；以及根据第一电压信号对应产生三电平驱动信号，且根据H桥调制波对应产生H桥驱动信号；其中，混合拓扑功率变换器通过三电平驱动信号调整该三电平电路内的至少一开关的占空比，并通过H桥驱动信号调整H桥级联电路内的至少一开关的占空比。为达上述目的，本专利技术的另一较佳实施方式为提供一种混合拓扑功率变换器包括三电平电路、H桥级联电路及控制装置，三电平电路的输出侧与H桥级联电路的输入侧耦接，其中，控制装置包含：补偿调制波产生单元，接收总调制波与零序分量，并将零序分量注入至该总调制波，以产生补偿总调制波；电压产生单元，接收补偿总调制波，以产生第一电压信号；调制波产生单元，接收第一电压信号及补偿总调制波，以产生H桥调制波；以及脉冲生成单元，接收第一电压信号而对应地产生三电平驱动信号，且接收H桥调制波而对应地产生H桥驱动信号，并通过三电平驱动信号调整该三电平电路内的至少一开关的占空比，且通过H桥驱动信号调整H桥级联电路内的至少一开关的占空比。附图说明图1是为本专利技术较佳实施例的混合拓扑功率变换器的电路结构示意图。图2A是为本专利技术较佳实施例的控制装置的细节电路结构示意图。图2B是为本专利技术另一实施例的控制装置的细节电路结构示意图。图3A以及图3B是为图1所示的混合拓扑功率变换器的控制方法的运作流程图。图4A是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为1.0p.u时，未注入零序分量的三电平电路的母线电容的纹波电压。图4B是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为1.0p.u时，注入零序分量的三电平电路的母线电容的纹波电压。图4C是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为0.8p.u时，注入零序分量的三电平电路的母线电容的纹波电压。图4D是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为0.8p.u时，注入优化后的零序分量的三电平电路的母线电容的纹波电压。附图标记说明：1：混合拓扑功率变换器及控制装置Vo：输出电压Io：输出电流2：三电平电路21：三电平电路的输出侧22：三电平电路的中点3：H桥级联电路31：H桥级联电路的输入侧Cdcmain、Cdcaux：母线电容4：控制装置41：偿调制波产生单元P1：补偿总调制波42：电压产生单元42a：第一运算单元Vi1：第一叠加电压信息42b：第一比较器Vdg：第一设定值Vsg1：第一比较信号42c：第二比较器-Vdg：第二设定值Vsg2：第二比较信号42d：叠加单元Vsg：第一电压信号43：调制波产生单元431：第二运算单元432：校正单元Vi2：第二叠加电压信息P2：H桥调制波44：脉冲生成单元44a：第一脉冲生成器44b：第二脉冲生成器ref：参考信号Vg1：三电平驱动信号Vg2：H桥驱动信号45：零序分量生成单元451：母线纹波计算单元452：比较单元453：闭环生成单元V_set：设定的纹波电压S：零序分量LUT：查找表46：采样运算单元Vc1、Vc2：母线电容的电压V1：第一电压均压量V2：第二电压均压量P：总调制波S1～S5、S2’：混合拓扑功率变换器的控制方法的步骤具体实施方式体现本专利技术特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作对其进行说明用，而非用于限制本专利技术。图1是为本专利技术较佳实施例的混合拓扑功率变换器及控制装置的电路结构示意图。如图所示，混合拓扑功率变换器1包括三电平电路2、H桥级联电路3及控制装置4。其中，三电平电路2的输出侧21是与H桥级联电路3的输入侧31耦接。控制装置4是与三电平电路2、H桥级联电路3耦接，且与混合拓扑功率变换器1的输出端耦接，将一零序分量注入总调制波中，而调整三电平电路2的开关以及H桥级联电路3的开关的运作，进而减小三电平电路2的母线电容的纹波电压、纹波电流和减小混合拓扑功率变换器1的所有功率器件的损耗，以提高混合拓扑功率变换器1的功率密度。其中，输出电压Vo实际上所指为输出线电压。图2A是为本专利技术较佳实施例的控制装置的细节电路结构示意图。如图所示，控制装置4包含补偿调制波产生单元41、电压产生单元42、调制波产生单元43、脉冲生成单元44、零序分量生成单元45及采样运算单元46。首先，采样运算单元46是用以采样三电平电路2的母线电容的电压Vc1、H桥级联电路3的母线电容的电压Vc2、混合拓扑功率变换器1的输出电流Io及混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo，并对应三电平电路2的母线电容的电压Vc1而产生第一电压均压量V1，对应H桥级联电路3的母线电容的电压Vc2而产生第二电压均压量V2，且对应混合拓扑功率变换器1的输出电流Io而产生总调制波P。零序分量生成单元45根据混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo以输出对应的零序分量S。补偿调制波产生单元41用以接收总调制波P与零序分量S，并将零序分量S注入至总调制波P，以产生补偿总调制波P1。电压产生单元42是用以接收补偿总调制波P1及第一电压均压量V1，以产生第一电压信号Vsg。调制波产生单元43用以接收第一电压信号Vsg、补偿总调制波P1及第二电压均压量V2，以产生H桥调制波P2。脉冲生成单元44用以接收第一电压信号Vsg而对应地产生三电平驱动信号Vg1，且接收H桥调制波P2而对应地产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合拓扑功率变换器的控制方法，该混合拓扑功率变换器包括一三电平电路及一H桥级联电路，该三电平电路的输出侧与该H桥级联电路的输入侧耦接，其特征在于，该控制方法包含下列步骤：将一零序分量注入至一总调制波，以形成一补偿总调制波；根据该补偿总调制波产生一第一电压信号；根据该补偿总调制波与该第一电压信号产生一H桥调制波；以及根据该第一电压信号对应产生一三电平驱动信号，且根据该H桥调制波对应产生一H桥驱动信号；其中，该混合拓扑功率变换器通过该三电平驱动信号调整该三电平电路内的至少一开关的占空比，并通过该H桥驱动信号调整该H桥级联电路内的至少一开关的占空比。

【技术特征摘要】
1.一种混合拓扑功率变换器的控制方法，该混合拓扑功率变换器包括一三电平电路及一H桥级联电路，该三电平电路的输出侧与该H桥级联电路的输入侧耦接，其特征在于，该控制方法包含下列步骤：将一零序分量注入至一总调制波，以形成一补偿总调制波；根据该补偿总调制波产生一第一电压信号；根据该补偿总调制波与该第一电压信号产生一H桥调制波；以及根据该第一电压信号对应产生一三电平驱动信号，且根据该H桥调制波对应产生一H桥驱动信号；其中，该混合拓扑功率变换器通过该三电平驱动信号调整该三电平电路内的至少一开关的占空比，并通过该H桥驱动信号调整该H桥级联电路内的至少一开关的占空比。2.如权利要求1所述的控制方法，其中根据该混合拓扑功率变换器的一输出电压，获得该零序分量。3.如权利要求2所述的控制方法，其中利用一查找表获得该零序分量，该查找表纪录该输出电压与该零序分量之间的对应关系。4.如权利要求2所述的控制方法，其中利用一零序电压谐波表达式获得该零序分量，该零序电压谐波表达式纪录该输出电压与该零序分量之间的对应关系。5.如权利要求1所述的控制方法，其中根据该三电平电路的一母线电容电压以闭环生成方式获得该零序分量，包含：依据该三电平电路的该母线电容电压计算一母线电容纹波电压；比较该母线电容纹波电压与一设定的纹波电压，并产生一比较结果；以及计算该比较结果，以对应生成该零序分量。6.如权利要求1所述的控制方法，其中产生该第一电压信号的步骤还包含：根据该三电平电路的一母线电容电压而生成一第一电压均压量；将该第一电压均压量与该补偿总调制波相叠加，以产生一第一叠加电压信息；将该第一叠加电压信息分别与一第一设定值及一第二设定值作比较，对应地产生一第一比较信号及一第二比较信号；以及将该第一比较信号及该第二比较信号相叠加，以产生该第一电压信号。7.如权利要求6所述的控制方法，其中该第一设定值与该第二设定值的选取与该H桥级联电路的级联数目及/或该三电平电路的该母线电容电压与该H桥级联电路的一母线电容电压之间的比例相关。8.如权利要求1所述的控制方法，其中上述产生该H桥调制波的步骤还包含：根据该H桥级联电路的一母线电容电压而生成一第二电压均压量；将该第二电压均压量与该补偿总调制波的叠加结果再减去该第一电压信号，以产生该H桥调制波。9.如权利要求1所述的控制方法，其中上述产生该H桥驱动信号的步骤还包括：将该H桥调制波与一参考信号进行比较，以产生该H桥驱动信号。10.如权利要求1所述的控制方法，其中根据该混合拓扑功率变换器的一输出电流生成该总调制波。11.一种混合拓扑功率变换器，包括一三电平电路、一H桥级联电路及一控制装置，该三电平电路的输出侧与该H桥级联电路的输入侧耦接，其特征在于，该控制装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈定坤，郑剑飞，许炜，应建平，蔚兰，胡志明，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31