基于模块数和移相角调节的模块化多电平直流变换器调压方法技术

本发明专利技术为一种基于模块数和移相角调节的模块化多电平直流变换器调压方法，通过调节模块化多电平电路的电压调制比和桥臂子模块的开关信号移相角，实现宽输入电压范围下对输出电压的连续精准调控。本发明专利技术通过电压前馈环节，确定模块化多电平电路投切模块个数，改变电压调制比，调节模块化多电平电路输出电压大小。通过输出电压反馈环节，调节桥臂子模块的开关信号移相角，从而对输出电压精确连续调控。本发明专利技术无需调节开关频率，使模块化直流变换器工作在谐振点，可拓宽输入输出电压范围，实现宽范围高效率变换；本发明专利技术设计方法可减少模块化多电平电路所需子模块个数，降低系统建设成本，使该变换器在中高压直流变换领域具有重要应用价值。重要应用价值。重要应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于模块数和移相角调节的模块化多电平直流变换器调压方法


[0001]本专利技术属于电力电子控制
，具体涉及一种基于模块数和移相角调节的模块化多电平直流变换器调压方法。

技术介绍

[0002]随着大规模新能源并网、大规模数据中心和轨道交通牵引等迅猛发展，中压大容量变换器在众多领域得到广泛研究与应用。目前通过对低压功率半导体器件进行串并联或低压模块进行串并联，以满足高电压等级和大容量电源的应用需求。在现实应用工程中，常需要将中高压电能(数十千伏)转换为低压(数百伏)供给后级负载供电。传统方案采用的是通过单个低压模块输入侧串联、输出侧并联的拓扑结构进行电能变换。然而，随着输出入电压的提升，每个模块内部的隔离变压器等级也会同步上升，这样会增加隔离变压器的体积，降低变换器的转换效率和功率密度。目前也存在集中式变压器拓扑方案，减小变压器等磁性元件所占体积和损耗，其中模块化多电平谐振变换器其输入侧采用多模块串联，通过模块化的方式能灵活运用在不同电压等级，LLC谐振电路调压方案在中压供电领域有所运用，在中压宽输入电压范围下，仅采用调频调压策略会对硬件电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模块数和移相角调节的模块化多电平直流变换器，其特征在于：包括直流输入电容、模块化多电平电路、谐振电容、中高频变压器、整流电路、输出电容、前馈控制环和反馈控制环；所述模块化多电平电路分为上、下两个桥臂，每个桥臂由N个相同的桥臂子模块和一个桥臂电感串联组成；中高频变压器原边一极经过谐振电容连接至两个直流输入电容的连接点，另一极接至上下桥臂的连接点，变压器副边连接输出整流电路，输出整流电路再与输出电容连接；所述前馈控制环用于根据输入电压大小调节模块化多电平电路电压调制比m；所述反馈控制环用于采样输出电压，再通过比例积分闭环控制方法调节桥臂子模块间的开关信号移相角进而控制输出电压。2.一种如权利要求1所述模块化多电平直流变换器的调压方法，其特征在于，所述前馈控制环根据输入电压大小，控制一个开关周期持续投入的桥臂子模块个数，调节模块化多电平电路电压调制比m，缩小交流输出电压变化范围；反馈控制环采样输出电压，再通过比例积分闭环控制方法调节未持续投入的桥臂子模块间的开关信号移相角，改变逆变交流电压的基波幅值，控制输出电压。3.根据权利要求2所述模块化多电平直流变换器的调压方法，其特征在于：一个开关周期里，桥臂有K个子模块持续投入，余下的N
‑
K个子模块采用准方波进行调制，电压调制比m表示为：其中K为桥臂子模块持续投入的个数，N为一个桥臂当中桥臂子模块的总数，m为电压调制比；K值的选取方法为：当直流输入电压V
ink
为最小时，记作V
in0
，K值取0，电压调制比m＝1，当直流输入电压V
ink
增加时，一个周期内桥臂持续投入桥臂子模块个数K在调节时为逐个递增(K为0，1，2，3，
…
)，电压调制比为V
ink
满足如下关系式：K为整数，桥臂持续投入桥臂子模块个数递增直至V
ink
大于直流输入最大电压。4.根据权利要求2所述模块化多电平直流变换器的调压方法，其特征在于：所述的通过调节桥臂子模块的开关信号移相角，改变逆变交流输出电压的基波幅值，移相角越大，输出增益...

【专利技术属性】
技术研发人员：李武华，盛景，陈聪，向鑫，李楚杉，罗皓泽，何湘宁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：