[发明专利]一种T型交-直-交九电平变换器的电压平衡策略

权利要求书

1.一种T型交-直-交九电平变换器，其特征在于：包括电网电压源e_g，滤波电感L_s，T型变换器A，T型变换器B，滤波电感L_f，滤波电容C_L和负载电阻R。

2.根据权利要求1所述的T型交-直-交九电平变换器，其特征在于：所述T型变换器A与T型变换器B结构完全相同，所述T型变换器A包括开关管S_a1～S_a8，开关管S_1a，开关管S_2a，电容C_a1和电容C_a2。

3.根据权利要求1至2中任何一项所述的T型交-直-交九电平变换器，其特征在于：所述T型变换器A的开关管S_a1的源极和开关管S_a2的漏极、开关管S_a3的漏极连接点作为T型变换器A的整流端口，所述T型变换器A的开关管S_1a的源极和开关管S_2a的漏极连接点作为T型变换器A的公共桥臂中点。

4.根据权利要求要求1所述的一种T型交-直-交九电平变换器的电压平衡策略，其特征在于：检测电网电压源e_g的电压v_g，检测电网电流i_g，检测T型变换器A和T型变换器B的电容C_a1、C_a2、C_b1和C_b2的电压v_Ca1、v_Ca2、v_Cb1和v_Cb2求和，将电压v_Ca1、v_Ca2、v_Cb1和v_Cb2求平均值为直流电压平均值v_avg,将直流电压平均值v_avg与直流电压平均值的参考值v_avg^*求差，其差值经过PI算法得到电网电流的参考值i_g^*,将电网电流参考值i_g^*与实际值i_g求差，其差值经过PI算法得到整流侧调制信号v_in^*，将整流侧调制信号v_in^*经过PWM调制后得T型变换器A和T型变换器B整流电路开关管的脉冲信号。

5.根据权利要求要求1所述的一种T型交-直-交九电平变换器的电压平衡策略，其特征在于：检测电网电压源e_g的电压v_g，检测电网电流i_g，检测T型变换器A和T型变换器B的电容C_a1、C_a2、C_b1和C_b2的电压v_Ca1、v_Ca2、v_Cb1和v_Cb2求和，将电压v_Ca1、v_Ca2、v_Cb1和v_Cb2求平均值为直流电压平均值v_avg,将直流电压平均值v_avg与直流电压平均值的参考值v_avg^*求差，其差值经过PI算法得到电网电流的参考值i_g^*,将电网电流参考值i_g^*与实际值i_g求差，其差值经过PI算法得到整流侧调制信号v_in^*，将整流侧调制信号v_in^*经过PWM调制后得T型变换器A和T型变换器B整流电路开关管的脉冲信号；检测电阻R的电压v_O，将电阻R电压的指令值v_O^*与实际值v_O求差，其差值经过PI算法得到逆变侧调制信号v_L^*的幅值v_L^*,用锁相环检测整流侧调制信号v_in^*的相位，将整流侧调制信号v_in^*的相位经过正弦化后与逆变侧调制信号的幅值v_L^*相乘的逆变侧的调制信号v_L^*，将逆变侧调制信号v_L^*经过PWM调制后得T型变换器A和T型变换器B逆变电路开关管的脉冲信号；取T型变换器A中开关管S_a1，S_a2，S_a3，S_a4，S_1a，S_2a包含的电路部分为T型变换器A的整流电路，取T型变换器B中开关管S_b1，S_b2，S_b3，S_b4，S_1b，S_2b包含的电路部分为T型变换器B的整流电路，取T型变换器A中开关管S_a5，S_a6，S_a7，S_a8，包含的电路部分为T型变换器A的逆变电路，取T型变换器B中开关管S_b5，S_b6，S_b7，S_b8包含的电路部分为T型变换器B的逆变电路；

对T型变换器A的整流电路进行开关状态划分，分别为：a1：S_a1导通，S_a2关断，S_a3关断，S_a4关断，S_1a关断，S_2a导通；b1：S_a1关断，S_a2导通，S_a3关断，S_a4导通，S_1a关断，S_2a导通；c1：S_a1关断，S_a2关断，S_a3导通，S_a4关断，S_1a关断，S_2a导通；d1：S_a1关断，S_a2关断，S_a3导通，S_a4关断，S_1a导通，S_2a关断；e1：S_a1关断，S_a2导通，S_a3关断，S_a4导通，S_1a导通，S_2a关断；f1：S_a1导通，S_a2关断，S_a3关断，S_a4关断，S_1a导通，S_2a关断；

对T型变换器B的整流电路进行开关状态划分，分别为：a2：S_b1导通，S_b2关断，S_b3关断，S_b4关断，S_1b关断，S_2b导通；b2：S_b1关断，S_b2导通，S_b3关断，S_b4导通，S_1b关断，S_2b导通；c2：S_b1关断，S_b2关断，S_b3导通，S_b4关断，S_1b关断，S_2b导通；d2：S_b1关断，S_b2关断，S_b3导通，S_b4关断，S_1b导通，S_2b关断；e2：S_b1关断，S_b2导通，S_b3关断，S_b4导通，S_1b导通，S_2b关断；f2：S_b1导通，S_b2关断，S_b3关断，S_b4关断，S_1b导通，S_2b关断；

对T型变换器A的逆变电路进行开关状态划分，分别为：a3：S_a5导通，S_a6关断，S_a7关断，S_a8关断；b3：S_a5关断，S_a6导通，S_a7关断，S_a8导通；c3：S_a5关断，S_a6关断，S_a7导通，S_a8关断；

对T型变换器B的逆变电路进行开关状态划分，分别为：a4：S_b5导通，S_b6关断，S_b7关断，S_b8关断；b4：S_b5关断，S_b6导通，S_b7关断，S_b8导通；c4：S_b5关断，S_b6关断，S_b7导通，S_b8关断；

令T型变换器A的电容电压和为v_ca＝v_ca1+v_ca2,T型变换器B的电容电压和为v_cb＝v_cb1+v_cb2；当i_g^*0时：

当3v_in^*4时,对T型变换器A的整流电路选择a1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择d2开关状态；

当2v_in^*3时,若v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2，对T型变换器A的整流电路选择b1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择d2开关状态；在v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2情况下，如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选择b1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择d2开关状态；如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选择a1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择e2开关状态；在v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2情况下，如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选择b1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择d2开关状态；如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选择a1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择e2开关状态；在v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2情况下，对T型变换器A的整流电路选择a1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择e2开关状态；

当1v_in^*2时,如果v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2，对T型变换器A的整流电路选b1开关状态，对T型变换器B的整流电路选e2开关状态；其余情况这根据模块间的不均衡关系来选择开关状态，当v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选c1开关状态,对T型变换器B的整流电路选d2开关状态；当v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选a1开关状态,对T型变换器的整流电路B选f2开关状态；

当0v_in^*1时，如果v_ca1v_ca2,v_cb1v_cb2，对T型变换器A的整流电路选b1开关状态，对T型变换器B的整流电路选f2开关状态；在v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2情况下,如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选c1开关状态，对T型变换器B的整流电路选e2开关状态，如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选b1开关状态，对T型变换器B的整流电路选f2开关状态；如果v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2,当|v_ca1-v_ca2||v_ca1-v_ca2|时，对T型变换器A的整流电路选用b1开关状态，对T型变换器B的整流电路选f2开关状态；当|v_ca1-v_ca2||v_ca1-v_ca2|时，对T型变换器A的整流电路选用c1开关状态，对T型变换器B的整流电路选e2开关状态；如果v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2,对T型变换器A的整流电路选用c1开关状态，对T型变换器B的整流电路选e2开关状态；

当v_in^*＝0时，对T型变换器A的整流电路选用c1开关状态，对T型变换器B的整流电路选f2开关状态；

当3v_L^*4时,对T型变换器A的逆变电路选择c3开关状态，对T型变换器B的逆变电路选择c4开关状态；

当2v_L^*3时,如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选择a3开关状态，对T型变换器B的逆变电路选择b4开关状态；如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选择b3开关状态，对T型变换器B的逆变电路选择a4开关状态；

当1v_L^*2时,如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选a3开关状态,对T型变换器B的逆变电路选c3开关状态；如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选c3开关状态,对T型变换器的逆变电路B选a4开关状态；

当0v_L^*1时，如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选b3开关状态，对T型变换器B的逆变电路选c4开关状态，如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选c3开关状态，对T型变换器B的逆变电路选b4开关状态；

当v_L^*＝0时，对T型变换器A的逆变电路选用c3开关状态，对T型变换器B的整流电路选c4开关状态；

当i_g^*0时：

当-4v_in^*-3时,对T型变换器A的整流电路选择d1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择a2开关状态；

当-3vin*-2时,如果v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2，对T型变换器A的整流电路选择d1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择b2开关状态；在v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2情况下，如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选择e1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择a2开关状态，如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选择d1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择b2开关状态；在v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2情况下，如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选择d1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择b2开关状态,如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选择e1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择a2开关状态；在v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2情况下，对T型变换器A的整流电路选择e1开关状态，对T型变换器B的整流电路选择a2开关状态；

当-2v_in^*-1时,如果v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2，对T型变换器A的整流电路选e1开关状态，对T型变换器B的整流电路选b2开关状态；其余情况这根据模块间的不均衡关系来选择开关状态，如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选f1,对T型变换器B整流电路选a2开关状态；如果v_cav_cb，对T型变换器A的整流电路选d1开关状态,对T型变换器B的整流电路选c2开关状态；

当-1v_in^*0时,如果v_ca1v_ca2,v_cb1v_cb2，T型变换器A的整流电路选f1开关状态，T型变换器B的整流电路选b2开关状态；如果v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2,当|v_ca1-v_ca2||v_ca1-v_ca2|时，T型变换器A的整流电路选用f1开关状态，T型变换器B的整流电路b2开关状态；当|v_ca1-v_ca2||v_ca1-v_ca2|，T型变换器A的整流电路选用e1开关状态，T型变换器B的整流电路选c2开关状态；如果v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2,当v_cav_cb，T型变换器A的整流电路选用f1开关状态，T型变换器B的整流电路选b2开关状态；当v_cav_cb，T型变换器A的整流电路选用e1开关状态，T型变换器B的整流电路选c2开关状态；如果v_ca1v_ca2，v_cb1v_cb2,T型变换器A的整流电路选用e1开关状态，T型变换器B的整流电路选c2开关状态；

当v_in^*＝0时,如果v_ca1v_ca2,v_cb1v_cb2，T型变换器A的整流电路选c1开关状态，T型变换器B的整流电路选f2开关状态；

当-4v_L^*-3时,对T型变换器A的逆变电路选择a3开关状态，对T型变换器B的逆变电路选择a4开关状态；

当-3v_L^*-2时,如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选择c3开关状态，对T型变换器B的逆变电路选择b4开关状态；如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选择b3开关状态，对T型变换器B的逆变电路选择c4开关状态；

当1v_L^*2时,如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选a3开关状态,对T型变换器B的逆变电路选c4开关状态；当v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选c3开关状态,对T型变换器的逆变电路B选a4开关状态；

当0vL*1时，如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选b3开关状态，对T型变换器B的逆变电路选a4开关状态，如果v_cav_cb，对T型变换器A的逆变电路选a3开关状态，对T型变换器B的逆变电路选b4开关状态；

当v_L^*＝0时，对T型变换器A的逆变电路选用a3开关状态，对T型变换器B的整流电路选a4开关状态。