[发明专利]一种任意有功工况下恒速率均压的模块化多电平变换装置

权利要求书

1.一种任意有功工况下恒速率均压的模块化多电平变换装置，其特征在于：包括：直流侧电路，交流侧电路，模块化多电平变换装置的主电路，调理单元，霍尔单元和控制单元；直流侧电路和交流测电路均与主电路电性连接；主电路通过光纤与控制单元电性连接；控制单元与调理单元电性连接；霍尔单元和调理单元电性连接；所述控制单元采用环路控制方法；

所述控制单元包括：

一个系统控制环节；

三个加法器，分别为第一加法器、第二加法器和第三加法器；

两个乘法器，分别为第一乘法器和第二乘法器；

一个比例控制器、一个限幅环节和一个归一化与调制环节；

所述环路控制方法具体为：

S101：根据霍尔单元采集并经过调理电路滤波处理后输出的系统实际电气量，通过所述系统控制环节获得模块化多电平变换装置运行在当前工况所需的输出电压指令v^*_AC；所述系统实际电气量包括：直流侧母线电压E、目标半桥型子模块的电容电压测量值V_Ci、目标半桥型子模块所属桥臂的子模块平均电压和目标半桥型子模块对应的桥臂电流i_arm；

S102：将系统控制环节的输出电压指令v^*_AC、和直流侧母线电压E，并通过第一加法器，形成控制单元的控制信号V_ref，如式（1）：

式（1）中，“—”是对应控制目标半桥型子模块处于当前相的上桥臂的情形；“+”是对应控制目标半桥型子模块处于当前相的下桥臂的情形；

S103：通过第二加法器获取目标半桥型子模块的电容电压测量值V_Ci与目标半桥型子模块所属桥臂的子模块平均电压的差值，如式（2）：

S104：将第二加法器的输出与比例控制器的增益系数K_p相乘，并通过第一乘法器与目标半桥型子模块对应的桥臂电流i_arm的倒数相乘后，送入限幅环节；

S105：将限幅环节的输出通过第三加法器与常数1相加，得到第三加法器的输出信号；

S106：将第三加法器的输出信号与步骤S101中的控制信号V_ref通过第二乘法器相乘，得到控制单元的最终输出电压指令；

S107：最终输出电压指令经过归一化与调制环节，得到目标半桥型子模块的开关信号；

S108：目标半桥型子模块根据步骤S107中的开关信号完成目标半桥型子模块的恒速率均压。

2.如权利要求1所述的一种任意有功工况下恒速率均压的模块化多电平变换装置，其特征在于：主电路一共三相，每相包含两个桥臂，分别为上桥臂SM_pi和下桥臂SM_ni；每个桥臂由N个半桥型子模块和一个桥臂电感L组成；i为半桥臂编号，i=1，2，3…,N。

3.如权利要求2所述的一种任意有功工况下恒速率均压的模块化多电平变换装置，其特征在于：所述半桥型子模块具体包括：第一开关管、第二开关管、第一开关管和第二开关管分别对应的反并联二极管和悬浮电容。