单相级联全桥多电平换流器的控制方法、多电平换流器技术

本发明专利技术公开一种单相级联全桥多电平换流器的控制方法、多电平换流器，其中控制方法包括以下步骤：获取输入电压、电感电流、以及全桥单元的输出电压，生成调制波信号；获取全桥单元中各桥臂的载波信号，将所述调制波信号与各载波信号进行比较，获得比较结果，其中，桥臂分为基础桥臂和镜像桥臂，基础桥臂的载波信号与其镜像桥臂的载波信号相同；基于所述比较结果控制相应桥臂的开关动作，令各基础桥臂与其镜像桥臂的开关动作相反。本发明专利技术通过对称的配置各桥臂的载波移相角，令基础桥臂及其镜像桥臂能够产生大小相等、方向相反的噪声，从而使噪声相互抵消，有效抑制共模干扰。

【技术实现步骤摘要】
单相级联全桥多电平换流器的控制方法、多电平换流器
本专利技术涉及交流/直流变换领域，尤其涉及一种单相级联全桥多电平换流器的控制方法及、还提出一种多电平换流器。
技术介绍
在多电平拓扑中，级联全桥(CascadeH-bridge,CHB)结构具有模块化的特点，因此在高功率变换器应用场合，基于CHB的多电平技术得到广泛应用。由于CHB存在多个直流母线，各直流母线与保护地之间存在寄生电容，当CHB的桥臂进行开关动作时，直流母线上产生的电平跳变将通过所述寄生电容传递共模噪声，干扰设备正常运行，对整个系统产生不良影响。常见的抑制共模干扰的方法包括增加共模滤波器、增加开关器件以及修改控制策略。增加共模滤波器的方法就是在共模传导路径中接入大阻抗，能够简单有效地抑制共模噪声传导，但是这种方法会大幅增加系统的体积，降低系统的功率密度。增加开关器件的方法是通过改变电路拓扑，但其会增加系统中的功率器件，因此会增加系统的损耗，降低系统效率，且也会增加系统的成本和控制复杂度。修改控制策略的方案是改变调制策略，现有公开一种基于三相的SVPWM控制策略，但其无法转用于单相的工作场景中。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的缺点，提供了一种能够抑制单相级联全桥多电平换流器共模干扰的控制方法，其无需格外增加共模滤波器或开关器件，还提出一种多电平换流器。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：一种单相级联全桥多电平换流器的控制方法，包括以下步骤：获取输入电压、电感电流、以及全桥单元的输出电压，生成调制波信号；获取全桥单元中各桥臂的载波信号，将所述调制波信号与各载波信号进行比较，获得比较结果，其中，将前半部分桥臂作为基础桥臂，后半部分桥臂作为镜像桥臂，所述基础桥臂和镜像桥臂一一对应，且基础桥臂的载波信号与其镜像桥臂的载波信号相同；基于所述比较结果控制相应桥臂的开关动作，令各基础桥臂与其镜像桥臂的开关动作相反。作为一种可实施方式，获取全桥单元中各桥臂的载波信号前，还包括为各桥臂配置载波移相角的步骤，具体为：基于全桥单元的总数计算基础桥臂的数量，获得基础桥臂数；基于所述基础桥臂数依次为各基础桥臂配置载波移相角，并将所述基础桥臂的载波移相角作为其镜像桥臂的载波移相角。作为一种可实施方式，其特征在于，所述载波移相角的取值为θi；其中，Nc表示全桥单元的总数，i为整数，且1≤i≤Nc。作为一种可实施方式：令第i个基础桥臂的载波移相角为θi；或，计算获得θ1至θNc的角度值，生成赋值数据集；基于预设的赋值规则从所述赋值数据集中提取一角度值，将所述角度值作为相应基础桥臂及其镜像桥臂的载波移相角。作为一种可实施方式：各基础桥臂的载波移相角互不相同。作为一种可实施方式：全桥单元包括第一桥臂和第二桥臂；当所述第一桥臂和所述第二桥臂均为基础桥臂时：随机从赋值数据集中提取一角度值，将所述角度值作为所述第一桥臂的载波移相角，获得第一载波移相角；计算赋值数据集中各角度值与所述第一载波移相角差值的绝对值，获得相应的第一角度差；计算各角度差与π差值的绝对值，获得第二角度差；提取最小的第二角度差对应的角度值，将所述角度值作为所述第二桥臂的载波移相角。作为一种可实施方式：获取输出电压，将所述输出电压与预设的基准输出电压相比较，获得电压差值数据；基于PID算法对所述电压差值数据进行计算，获得电流有效值参考信号；获取输入电压，基于数字锁相环计算获得输入电压相位；基于所述电流有效值参考信号和所述输入电压相位计算获得电流环参考信号；获取电感电流，将所述电感电流与所述电流环参考信号相比较，获得电流差值数据；基于PID算法对所述电流差值数据进行计算，获得调制波信号。作为一种可实施方式：载波信号包括第一载波信号和第二载波信号，第一载波信号与全桥单元的第一桥臂相对应，第二载波信号与全桥单元的第二桥臂相对应；当调制波信号大于第一载波信号时，令相应第一桥臂的上功率元件开通，下功率元件关断，反之，上功率元件关断，下功率元件开通；当调制波信号大于第二载波信号时，令相应第二桥臂的上功率元件关断，下功率元件开通，反之，上功率元件开通，下功率元件关断。本专利技术还提出一种多电平换流器，包括信号相连的主功率电路和控制器；所述主功率电路包括依次串联的第一电感、单相级联全桥电路和第二电感，其中第一电感与第二电感的感值相同；所述单相级联全桥电路，其包括若干个依次级联的全桥单元，所述全桥单元包括桥臂，将前半部分桥臂作为基础桥臂，后半部分桥臂作为镜像桥臂，所述基础桥臂与所述镜像桥臂一一对应；所述控制器分别与各桥臂相连，用于控制各桥臂的开关动作，还用于配置各桥臂的载波移相角，使基础桥臂的载波移相角与其镜像桥臂的载波移相角相同。作为一种可实施方式：还包括采样电路，所述采样电路与控制器信号相连；所述采样电路，用于检测流经第一电感和/或第二电感的电感电流，用于检测输入电压，还用于检测任意一个或多个全桥单元的输出电压；所述控制器，用于根据所述电感电流、所述输入电压及所述输出电压生成调制波信号，并基于所述调制波信号和各桥臂的载波信号控制相应桥臂中功率器件的开关动作，令各基础桥臂与其镜像桥臂的开关动作相反。本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本专利技术通过对称的配置各桥臂的载波移相角度，在实际使用中基础桥臂及其镜像桥臂能够产生大小相等、方向相反的噪声，从而使噪声相互抵消；与现有抑制共模干扰的技术方案相比，无需增加额外的开关器件，且能大幅减小共模滤波器的体积，节约成本且能提升所在系统的功率密度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一种多电平换流器中主功率电路的第一示意图；图2是本专利技术一种多电平换流器中主功率电路的第二示意图；图3是本专利技术一种多电平换流器中主功率电路的电路示意图；图4是本专利技术一种多电平换流器中控制器的模块连接示意图；图5是本专利技术一种单相级联全桥多电平换流器的控制方法的流程示意图；图6是配置载波移相角的流程示意图；图7调制波信号、载波信号及所生成控制信号的波形示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。实施例1、一种多电平换流器，包括信号相连主功率电路和控制器，如图1或图2所示，主功率电路包括依次串联的第一电感、单相级联全桥电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单相级联全桥多电平换流器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取输入电压、电感电流、以及全桥单元的输出电压，生成调制波信号；/n获取全桥单元中各桥臂的载波信号，将所述调制波信号与各载波信号进行比较，获得比较结果，其中，将前半部分桥臂作为基础桥臂，后半部分桥臂作为镜像桥臂，所述基础桥臂和镜像桥臂一一对应，且基础桥臂的载波信号与其镜像桥臂的载波信号相同；/n基于所述比较结果控制相应桥臂的开关动作，令各基础桥臂与其镜像桥臂的开关动作相反。/n

【技术特征摘要】
1.一种单相级联全桥多电平换流器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取输入电压、电感电流、以及全桥单元的输出电压，生成调制波信号；
获取全桥单元中各桥臂的载波信号，将所述调制波信号与各载波信号进行比较，获得比较结果，其中，将前半部分桥臂作为基础桥臂，后半部分桥臂作为镜像桥臂，所述基础桥臂和镜像桥臂一一对应，且基础桥臂的载波信号与其镜像桥臂的载波信号相同；
基于所述比较结果控制相应桥臂的开关动作，令各基础桥臂与其镜像桥臂的开关动作相反。


2.根据权利要求1所述的单相级联全桥多电平换流器的控制方法，其特征在于，获取全桥单元中各桥臂的载波信号前，还包括为各桥臂配置载波移相角的步骤，具体为：
基于全桥单元的总数计算基础桥臂的数量，获得基础桥臂数；
基于所述基础桥臂数依次为各基础桥臂配置载波移相角，并将所述基础桥臂的载波移相角作为其镜像桥臂的载波移相角。


3.根据权利要求2所述的单相级联全桥多电平换流器的控制方法，其特征在于，所述载波移相角的取值为θi；



其中，Nc表示全桥单元的总数，i为整数，且1≤i≤Nc。


4.根据权利要求3所述的单相级联全桥多电平换流器的控制方法，其特征在于：
令第i个基础桥臂的载波移相角为θi；
或，计算获得θ1至θNc的角度值，生成赋值数据集；
基于预设的赋值规则从所述赋值数据集中提取一角度值，将所述角度值作为相应基础桥臂及其镜像桥臂的载波移相角。


5.根据权利要求1至4任一所述的单相级联全桥多电平换流器的控制方法，其特征在于：
各基础桥臂的载波移相角互不相同。


6.根据权利要求5所述的单相级联全桥多电平换流器的控制方法，其特征在于：
全桥单元包括第一桥臂和第二桥臂；
当所述第一桥臂和所述第二桥臂均为基础桥臂时：
随机从赋值数据集中提取一角度值，将所述角度值作为所述第一桥臂的载波移相角，获得第一载波移相角；
计算赋值数据集中各角度值与所述第一载波移相角差值的绝对值，获得相应的第一角度差；
计算各角度差与π差值的绝对值，获得第二角度差；
提取最小的第二角度差所对应的角度值，将所述角度值作为所述第二桥臂的载波移相角。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新科，齐雨，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33