[发明专利]中点箝位式变流器的控制系统及控制方法及补偿控制单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种中点箝位式变流器(neutral point clamped converter)的控制系统及控制方法及补偿控制单元。

背景技术

近年来，多电平中点箝位式变流器已广泛应用于电源转换系统(power conversion system)中，从电路拓扑结构入手，在得到高质量输出波形的同时，多电平中点箝位式变流器克服了两电平变流器的诸多缺点，无须输出变压器和动态均压电路，开关频率低，并具有开关器件应力小，系统效率高等一系列优点。

多电平中点箝位式变流器的主要缺点在于中点电压(neutral point voltage)的平衡问题，为了获得较佳的转换性能，中点电压的不平衡值通常需要被调整至零电位水平。典型地，脉宽调制(pulse width modulation，PWM)控制策略可以被用来进行中点电压的平衡。

针对脉宽调制平衡控制策略，基本的原则是在基本脉宽调制的时候注入用来平衡中点电压的额外补偿命令。根据这一原则，中点电流被调整来对一电容组进行充电及放电，进而补偿电容电压之间的不平衡(即中点电压的不平衡)。但是，当仅仅使用一种额外补偿命令进行中点电压的平衡控制时，仍不能实现电源转换系统所有状态下的中点电压平衡控制，或者即使能实现但效果也不明显。

因此，有必要提供一种中点箝位式变流器的控制系统及控制方法及补偿控制单元来解决上述的技术问题。

发明内容

现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本发明的一些概念。

本发明的一个方面在于提供一种制系统，用于平衡中点箝位式变流器的中点电压，其特征在于，该控制系统包括：

基本控制单元，用于提供基本命令以控制该变流器实现基本电压转换功能；

第一补偿控制单元，用于当该变流器工作在第一状态时注入第一补偿命令至该基本命令，以实现中点电压的平衡；

第二补偿控制单元，用于当该变流器工作在第二状态时注入第二补偿命令至该基本命令，以实现中点电压的平衡；

切换控制单元，用于侦测该变流器的工作状态，并在该变流器工作在第一状态及第二状态时分别输出一第一切换控制命令及一第二切换控制命令；及

切换执行单元，用于在该切换控制单元输出第一切换控制命令时控制该基本控制单元与该第一补偿控制单元之间实现通信，及用于在该切换控制单元输出第二切换控制命令时控制该基本控制单元与该第二补偿控制单元之间实现通信。

本发明的另一个方面在于提供一种控制方法，用于平衡中点箝位式变流器的中点电压，其特征在于，该控制方法包括：

获得一对应该变流器工作状态的参考参数；

根据该参考参数判断该变流器的工作状态；

提供一基本命令以控制该变流器实现基本电压转换功能；

提供一第一补偿命令及一第二补偿命令；

当该变流器工作在第一状态时，注入第一补偿命令至该基本命令，以实现中点电压的平衡；及

当该变流器工作在第二状态时注入第二补偿命令至该基本命令，以实现中点电压的平衡。

本发明的再一个方面在于提供一种补偿控制单元，用于提供补偿命令来平衡中点箝位式变流器的中点电压，其特征在于，该补偿控制单元包括：

一减法元件，用于获得中点电压的不平衡值；

一中点电压调节器，用于接收该中点电压的不平衡值，并通过运算产生一基本补偿命令以调整该中点电压的不平衡值趋于零；及

一奇次谐波信号产生器，该奇次谐波信号产生器用于将该基本补偿命令转换成位于旋转坐标系下的奇次谐波信号，并注入至用于控制该变流器实现基本电压转换功能的基本命令。

相较于现有技术，本发明的中点箝位式变流器的控制系统及控制方法可提供两种不同的补偿命令，并使该两种不同的补偿命令分别应用在与其对应适合的电源转换系统的两种不同工作状态，从而满足电源转换系统不同工作状态下对中点电压平衡的不同要求，进而提高了平衡中点电压的性能。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为一种电源转换系统的较佳实施方式的示意图。

图2为图1中电源转换系统的变流器组合与本发明控制系统及调制器的较佳实施方式的电路示意图。