[发明专利]一种多电平直流固态变压器多阶段软充控制方法及系统

权利要求书

1.一种多电平直流固态变压器多阶段软充控制方法，其特征在于，所述的多电平直流固态变压器，包括输入源V_dc1，输出源V_dc2，一次侧MMC，二次侧MMC，限流电阻R_d，限流开关S_d，高频变压器T；所述的高频变压器T的漏感为L_s；所述的一次侧MMC包含多个子模块SM构成H桥式电路；所述的二次侧MMC包含多个子模块SM构成H桥式电路；所述的一次侧MMC与二次侧MMC通过高频变压器T连接；所述的限流电阻R_d与限流开关S_d并联后一端与一次侧MMC连接，另一端与输入源V_dc1连接；所述的输入源V_dc1为直流源；输入源V_dc1给一次侧MMC供电；所述的输出源V_dc2为直流源或负载连接在二次侧MMC的输出端；

所述的多阶段软充控制方法包括：阶段一，一次侧MMC的子模块SM不控充电；阶段二：使用峰值电流控制一次侧MMC的子模块SM软充电；阶段三：使用移相调制控制二次侧MMC的子模块SM软充电；

所述的阶段一具体为：

1)控制一次侧MMC与二次侧MMC的所有子模块SM都工作在闭锁状态；

2)打开限流开关S_d，将限流电阻R_d投切到电路中，一次侧所有子模块SM的并联电容C通过全波整流充电；

3)并联电容C的电压充电至一次侧电容标称电压V₁^*的一半后，一次侧MMC的子模块不控充电阶段结束；

所述的阶段二具体为：

Ⅰ)闭合限流开关S_d，将限流电阻R_d旁路；二次侧MMC的所有子模块SM仍工作在闭锁状态；

Ⅱ)通过电流采样得到一次侧MMC的第一桥臂和第二桥臂的电流值i_a、i_b，计算桥臂电流平均值i₁；所述桥臂电流平均值的计算公式为:

i₁＝0.5(i_a+i_b)

Ⅲ)比较桥臂电流平均值i₁与给定桥臂电流峰值i^*_peak的大小关系：

若i₁﹤i^*_peak，控制一次侧MMC的所有子模块SM工作在旁路状态，桥臂的电流值上升；

若i₁≥i^*_peak，控制一次侧MMC的所有子模块SM工作在闭锁状态，桥臂的电流流过第一反并联二极管VD₁对子模块SM的并联电容C充电；

Ⅳ)重复Ⅲ)，当子模块SM的并联电容C的电压充电至其标称电压时，一次侧子MMC的子模块可控充电阶段结束；

所述的阶段三具体为：

a)一次侧MMC的两桥臂所有子模块SM的第一功率开关管S₁在整个周期内关断，一次侧MMC的两桥臂所有子模块SM的第二功率开关管S₂采用移相调制；二次侧MMC的所有子模块SM都工作在闭锁状态；

b)控制一次侧MMC的两桥臂所有子模块SM的第二功率开关管S₂的移相角从0至π线性增大，则一次侧MMC向二次MMC传输的功率从0增加到最大，对应的一次侧MMC向二次MMC传输的功率可以从0到最大值范围内调节；

c)选择一次侧MMC向二次MMC传输的功率的大小，对二次侧子模块并联电容C进行充电；二次侧子模块并联电容C充电至二次侧电容标称电压V₂^*时结束充电。