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专利号: 2022110166915
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种五电平DC‑DC变换器的单传感器均压控制方法,其特征在于,用于有中性点的五电平DC‑DC转换器,所述五电平DC‑DC转换器包括4个主开关、一个串联了上电容和下电容的电容桥臂和2个飞跨电容,每个主开关对应一个开关状态与其相反的互补开关,高压侧的串联电容电压为输入电压的一半,飞跨电容电压为输入电压的四分之一,主开关使用三角载波进行控制;

基于上述五电平DC‑DC变换器的单传感器的均压控制方法,包括步骤:

步骤1,在三角载波某一特定时刻包括峰值或谷值时刻,进行采样,得到一个与电容电压有对应关系的采样值,以表征电容电压均衡关系;

步骤2,获得采样值,分别将采样值对应到不同离散时刻点;

步骤3,对采样值进行解耦计算,将各个电容电压用采样值表示;包括:对采样值进行分解,得到一个只与主开关占空比和电容电压有关的关系式,采样点采样结果由此关系式表出;然后4个采样点解耦出4个电容电压,电容电压由采样点采样结果和主开关占空比表达;

步骤4,对解耦得到的电容电压进行平衡控制产生占空比修正量,对各开关的占空比进行修正,通过PWM调整主开关的占空比,开关调节各个电容的充放电时间,使电容电压达到均衡;

所述单传感器采用单电压传感器或单电流传感器,采用所述单电压传感器时采用单电压传感器的均压控制方法,采用所述单电流传感器时采用单电流传感器的均压控制方法;

采用单电压传感器时,采样未滤波的方波电压;采用单电流传感器时,采样电感纹波电流。

2.根据权利要求1所述的一种五电平DC‑DC变换器的单传感器均压控制方法,其特征在于,采用所述单电压传感器时采用单电压传感器的均压控制方法,包括步骤:步骤11,在三角载波某一特定时刻包括峰值或谷值时刻,对未滤波电压进行采样,得到一个与电容电压有对应关系的采样电压,以表征电容电压均衡关系;

步骤12,获得未滤波电容电压采样值,分别将采样值对应到不同离散时刻点;

步骤13,对采样值进行解耦计算,将各个电容电压用采样值表示;包括:对未滤波电压进行分解,得到一个只与主开关占空比和电容电压有关的关系式,采样点采样结果由此关系式表出;然后4个采样点解耦出4个电容电压,电容电压由采样点采样结果和主开关占空比表达;

步骤14,对解耦得到的电容电压进行平衡控制产生占空比修正量,对各开关的占空比进行修正,通过PWM调整主开关的占空比,开关调节各个电容的充放电时间,使电容电压达到均衡。

3.根据权利要求2所述的一种五电平DC‑DC变换器的单传感器均压控制方法,其特征在于,对所述五电平DC‑DC转换器的主开关对应的三角载波依次移相90°,选取某一特定时刻,包括多重三角波的峰值或者谷值。

4.根据权利要求3所述的一种五电平DC‑DC变换器的单传感器均压控制方法,其特征在于,所述五电平DC‑DC转换器的未滤波电压用主开关的开关状态和电容电压表示;

当五电平DC‑DC转换器的采用单电压传感器时,未滤波电压为:

vox=S1·(vC1‑vC3)+S2·vC3+S3·(vC2‑vC4)+S4·vC4;

其中,S1、S2、S3、S4为四个主开关的开关状态,vC1表示电容桥臂高压侧电容C1的电压,vC2表示电容桥臂高压侧电容C2的电压,vC3表示飞跨电容C3的电压,vC4表示飞跨电容C4的电压。

5.根据权利要求4所述的一种五电平DC‑DC变换器的单传感器均压控制方法,其特征在于,所述4个三角载波峰值或谷值采样时刻采样得到的采样点用4个只与主开关状态和电容电压有关的等式表示;通过这4个等式解耦出4个只与主开关和采样结果有关的电容电压的表达式;

当五电平DC‑DC转换器的采用单电压传感器时,采样结果表达式为:

v1、v2、v3、v4分别为四个依次移相90°的三角载波峰值或谷值时刻对未滤波电压vox采样得到的采样结果。

6.根据权利要求5所述的一种五电平DC‑DC变换器的单传感器均压控制方法,其特征在于,4个采样点解耦出来的4个电容电压分别参与均压控制,产生4个占空比修正量。

7.根据权利要求6所述的一种五电平DC‑DC变换器的单传感器均压控制方法,其特征在于,每个所述占空比修正量作用于多个开关的占空比,以应对电容电压的升降与多个开关相关。

8.根据权利要求1所述的一种五电平DC‑DC变换器的单传感器均压控制方法,其特征在于,采用所述单电流传感器时采用单电流传感器的均压控制方法,包括步骤:步骤21,在三角载波某一特定时刻包括峰值或谷值时刻,对电感电流进行采样,得到一个与电容电压有对应关系的采样电流,这个采样电流与电容充放电相关,反映电容电压;

步骤22,获得未滤波电容电压采样值,分别将采样值对应到不同离散时刻点;

步骤23,对采样值进行解耦计算,将各个电容电压用采样值表示;包括:对电感电流进行分解,得到一个只与主开关占空比和电容电压有关的关系式,采样点采样结果由此关系式表出;然后4个采样点解耦出4个电容电压,电容电压由采样点采样结果和主开关占空比表达;

步骤24,对解耦得到的电容电压进行平衡控制产生占空比修正量,对各开关的占空比进行修正,通过PWM调整主开关的占空比,开关调节各个电容的充放电时间,使电容电压达到均衡。

9.根据权利要求8所述的一种五电平DC‑DC变换器的单传感器均压控制方法,其特征在于,对所述五电平DC‑DC转换器的主开关对应的三角载波依次移相90°,选取某一特定时刻,包括多重三角波的峰值或者谷值。