[发明专利]中点箝位式变流器的控制系统及控制方法

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。

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控制。

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，在传统的脉宽调制平衡控制策略中，仅仅对电源转换系统的两个变流器中的一个使用额外补偿命令进行中点电压的平衡控制，这往往不能足够的平衡相对较大的中点电压不平衡值。请参考图1，为仅仅对电源转换系统的两个变流器中的一个使用额外补偿命令进行中点电压的平衡控制所产生的中点两侧电压走势图，从图中可以看出，该中点电压A1及B1随着时间逐渐发散，这不利于中点电压的平衡。

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中点箝位式变流器的控制系统，用于平衡电源转换系统中源侧变流器及网侧变流器之间的直流链路上的中点电压，其特征在于，该控制系统包括：

第一基本控制单元，用于提供第一基本命令以控制该源侧变流器实现基本电压转换功能；

第二基本控制单元，用于提供第二基本命令以控制该网侧变流器实现基本电压转换功能；及

补偿控制单元，包括：

比较器，用于比较该源侧变流器的第一调制指数与该网侧变流器的第二调制指数之间的大小；

第一计算元件，当该第一调制指数小于该第二调制指数时，接收一基本补偿命令并对应产生一第一源侧补偿命令以注入该第一基本命令中，当第一源侧补偿命令不足以平衡中点电压时，该第一计算元件进一步产生一第一网侧补偿命令以注入该第二基本命令中；及

第二计算元件，当该第二调制指数小于该第一调制指数时，接收该基本补偿命令并对应产生一第二网侧补偿命令以注入该第二基本命令中，当第二网源侧补偿命令不足以平衡中点电压时，该第二计算元件进一步产生一第二源侧补偿命令以注入该第一基本命令中。

本发明的另一个方面在于提供一种中点箝位式变流器的控制方法，用于平衡电源转换系统中源侧变流器及网侧变流器之间的直流链路上的中点电压，其特征在于，该控制方法包括：

提供第一基本命令以控制该源侧变流器实现基本电压转换功能；

提供第二基本命令以控制该网侧变流器实现基本电压转换功能；

比较该源侧变流器的第一调制指数与该网侧变流器的第二调制指数之间的大小；

当该第一调制指数小于该第二调制指数时，接收一基本补偿命令并对应产生一第一源侧补偿命令以注入该第一基本命令中，当第一源侧补偿命令不足以平衡中点电压时，进一步产生一第一网侧补偿命令以注入该第二基本命令中；及

当该第二调制指数小于该第一调制指数时，接收该基本补偿命令并对应产生一第二网侧补偿命令以注入该第二基本命令中，当第二网源侧补偿命令不足以平衡中点电压时，进一步产生一第二源侧补偿命令以注入该第一基本命令中。

本发明的再一个方面在于提供一种中点箝位式变流器的控制系统，用于平衡电源转换系统中源侧变流器及网侧变流器之间的直流链路上的中点电压，其特征在于，该控制系统包括：

第一基本控制单元，用于提供第一基本命令以控制该源侧变流器实现基本电压转换功能；

第二基本控制单元，用于提供第二基本命令以控制该网侧变流器实现基本电压转换功能；及