[发明专利]一种基于MMC的多端口交直流变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种基于MMC的多端口交直流变换器，其特征在于，包括：三个相单元，通过交流端口与电网连接，每一所述相单元上均对应设置有上、下两个桥臂，每一所述桥臂由若干子模块和电抗串联形成，所述子模块包括相连的MMC子模块和IBDC子模块，所述MMC子模块的直流母线通过直流母线端口与直流电源或负荷连接，所述IBDC子模块通过分散直流端口与直流源荷连接。

2.根据权利要求1所述的基于MMC的多端口交直流变换器，其特征在于，所述MMC子模块和所述IBDC子模块并联在稳压电容C1两端。

3.根据权利要求2所述的基于MMC的多端口交直流变换器，其特征在于，所述MMC子模块包括：三极管VT1、三极管VT2、二极管D1和二极管D2,其中，所述三极管VT1的集电极分别与所述稳压电容C1第一端和所述二极管D1阴极连接而发射极分别与所述三极管VT2的集电极和所述二极管D2阴极连接，所述三极管VT2的发射极分别连接所述稳压电容C1第二端和所述二极管D2阳极。

4.根据权利要求2所述的基于MMC的多端口交直流变换器，其特征在于，所述IBDC子模块包括：三极管S1、三极管S2、三极管S3、三极管S4、三极管S5、三极管S6、三极管S7、三极管S8、二极管D3、二极管D4、二极管D5、、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、电感、变压器和电容C2，其中，所述二极管D3、二极管D4、二极管D5、、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10的阳极和阴极依次对应连接所述三极管S1、三极管S2、三极管S3、三极管S4、三极管S5、三极管S6、三极管S7、三极管S8的发射极和集电极，所述二极管D3和所述二极管D5的阴极分别连接所述稳压电容C1第一端而阳极分别连接所述二极管D4和所述二极管D6的阴极，所述二极管D4和所述二极管D6的阳极分别连接所述稳压电容C1第二端而阴极分别连接电感第一端和所述变压器的初级线圈第一端，所述电感第二端连接所述变压器的初级线圈第二端，所述二极管D7和所述二极管D9的阴极分别连接所述压电容C2第一端而阳极分别连接所述二极管D8和所述二极管D10的阴极，所述二极管D8和所述二极管D10的阳极分别连接所述压电容C2第二端而阴极分别连接所述变压器的次级线圈第一端和第二端。

5.一种基于MMC的多端口交直流变换器的控制方法，其特征在于，所述基于MMC的多端口交直流变换器为如权利要求1-4中任一所述基于MMC的多端口交直流变换器，所述方法包括：使用前馈解耦控制以用于直流母线电压和无功功率的控制。

6.根据权利要求5所述的基于MMC的多端口交直流变换器的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：使用子模块电压均衡控制和相间电压均衡控制以用于维持桥臂的子模块电压。

7.根据权利要求5所述的基于MMC的多端口交直流变换器的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：使用单移相控制以用于IBDC子模块和直流源荷之间功率传输的控制。

8.根据权利要求6所述的基于MMC的多端口交直流变换器的控制方法，其特征在于，所述子模块电压均衡控制的表达公式为：

其中，VPyave为上桥臂子模块电压均值，VPyz为上桥臂子模块电压，VNyave为下桥臂子模块电压均值，VNyz为下桥臂子模块电压，Kp为子模块电压均衡控制的比例系数，ΔUSMPyz为上桥臂子模块电压均衡控制信号，ΔUSMNyz为下桥臂子模块电压均衡控制信号。

9.根据权利要求6所述的基于MMC的多端口交直流变换器的控制方法，其特征在于，所述相间电压均衡控制的表达公式为：

其中，Vsmref为桥臂电压参考值，Vphave为一相的上下桥臂电压均值，Iphref为桥臂电流参考值，Iphave为上下桥臂电流均值，K1为积分系数，K2为比例系数，ΔUph为相间电压均衡控制信号。