块。例如，当电流方向为对投入子模块充电时，检测桥臂中各模 块的电容电压，选择相应电压较低的一个或几个投入到系统中，就会使运些模块的电容充 电；当电流方向为对投入子模块放电时，检测桥臂中各模块的电容电压，选择相应电压较高 的一个或几个投入到系统中，就会使运些模块的电容放电。
[0070]例如，某一相上下桥臂各有n个子模块，某时刻各子模块电容电压和电流方向如 下图所示。假设由上文中的控制策略计算出，上桥臂需要投入1各子模块，下桥臂需要投入 n-1个子模块，此时上桥臂电流大于0,则电流对投入子模块进行充电，所W选择电容电压 最低的子模块投入；下桥臂电流小于0，则电流对投入子模块进行放电，所W选择电容电压 最高的n-1个子模块投入。图3a为某一桥臂的子模块电容电压排序原理图，图3b为某一 桥臂的子模块电容电压数值排序原理图。
[0071] 更为详细的具体实例：
[0072] 实例中采用两台模块化多电平逆变器并联，每台模块化多电平逆变器每相上下桥 臂各有4个子模块及n= 4,其中第一台id= 100A，iq= 0A，第二台id= 200A，iq= 0A， iO=OA，其中id为二维dq坐标系下电流在d轴的分量，iq为二维dq坐标系下电流在q轴 的分量，iO为第二台变换器的零序电流，其中iO=ig+ib+i。，由波形图可W看出系统在0. 1 秒内有微小波动，0. 1秒之后系统按照设定的状态工作正常，效果良好。
[0073] 图4a为未加入环流抑制的S维坐标系下第一台变换器输出电压及电流波形；图 4b为加入环流抑制的S维坐标系下第一台变换器输出电压及电流波形；通过将图4a与图 4b对比可W看出，未加入环流抑制前第一台模块化多电平逆变器电流波形不理想，产生严 重崎变；而加入环流抑制算法后=相输出电流波形理想。
[0074] 图5a为未加入环流抑制的二维dq坐标系下第一台变换器输出电流波形；图化为 加入环流抑制的二维dq坐标系下第一台变换器输出电流波形；通过图5a与图化对比可W 看出，未加入环流抑制时第一台模块化多电平变换器的零序电流iO=ig+ib+i。波动较大， 而加入环流抑制算法之后，第一台模块化多电平变换器零序电流分量几乎为0,效果显著。 [00巧]图6a为未加入环流抑制的S维坐标系下第二台变换器输出电压及电流波形；图 化为加入环流抑制的S维坐标系下第二台变换器输出电压及电流波形；通过将图6a与图 化对比可W看出，未加入环流抑制前第二台模块化多电平逆变器电流波形不理想，产生严 重崎变；而加入环流抑制算法后=相输出电流波形理想。
[0076] 图7a为未加入环流抑制的二维dq坐标系下第二台变换器输出电流波形；图化为 加入环流抑制的二维dq坐标系下第二台变换器输出电流波形；通过图7a与图化对比可W看出，未加入环流抑制时第一台模块化多电平变换器的零序电流iO=ig+ib+i。波动较大， 而加入环流抑制算法之后，第一台模块化多电平变换器零序电流分量几乎为0,效果显著。 阳077] 图8a为未加入环流抑制的电网侧电压和电流波形；图8b为加入环流抑制的电网 侧电压和电流波形。虽然图8a与图8b波形相差不大，但是经过前面每台逆变器输出S相 电流的对比可知，加入环流抑制算法之后电流波形效果改善显著，而在加入环流抑制算法 之前每台逆变器的输出=相电流波形崎变较大，效果不理想，可见零序电流算法意义重大。
[0078] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围W内。
【主权项】
1. 一种三相模块化多电平逆变器并联系统，其特征是，包括输入电源，所述输入电源与 N台相并联的三相模块化逆变器相并联，每台三相模块化逆变器包括三相桥臂，每相桥臂包 括上桥臂及下桥臂，且上桥臂及下桥臂结构对称，均包括n个串联的子模块和靠近中性点 的电感，其中每个子模块内包括两个串联的开关管和一个与该两个串联的开关管相并联的 电容，每相桥臂的中性点经滤波器连接后并网，每个子模块的开关管的开关状态均受相应 的触发信号控制； 在任一桥臂，根据桥臂电流的方向控制被投入子模块的电容是充电状态还是放电状 态；同时检测每个桥臂子模块电容电压的值，然后根据桥臂电流方向决定投入哪个子模块。2. 如权利要求1所述的一种三相模块化多电平逆变器并联系统，其特征是，每个三相 模块化逆变器前端各有两个相串联的电容，这两个相串联的电容与三相模块化逆变器相并 联。3. 如权利要求1所述的一种三相模块化多电平逆变器并联系统，其特征是，所述输入 电源还包括与之相串联的电阻。4. 如权利要求1所述的一种三相模块化多电平逆变器并联系统，其特征是，所述开关 管与IGBT管。5. 应用如权利要求1-4的任意一种三相模块化多电平逆变器并联系统的控制方法，其 特征是，包括： 对N台三相模块化逆变器的输出电流进行坐标变换，将其从三维坐标系变换到a P坐 标系下，最终将电流变换到dq坐标系下； 将N台三相模块化逆变器的dq坐标系下的电流值通过PI调节器调节得到调制波，通 过控制其中N-I台逆变器的零序电流来抑制变换器之间的环流； 对每台三相模块化逆变器应用半桥臂子模块电容电压均衡原理，在任一桥臂，根据桥 臂电流的方向控制被投入子模块的电容是充电状态还是放电状态；同时检测每个桥臂子模 块电容电压的值，然后根据桥臂电流方向决定投入哪个子模块。6. 如权利要求5所述的一种三相模块化多电平逆变器并联系统的控制方法，其特征 是，上述三相模块化多电平逆变系统的控制方法，优选的，在坐标变换之前，对电网电压进 行锁相，得到三相电网相角；通过相角来实现电流与电网电压同相，使得系统时刻获得最大 的功率因数。7. 如权利要求5所述的一种三相模块化多电平逆变器并联系统的控制方法，其特征 是，进一步的，通过对N台三相模块化逆变器在dq坐标系下的电流进行控制，分别通过PI 环节控制电流i d、％，使id成为目标电流，使i q的值为〇,而对于N台变换器中的N-I台变 换器，通过控制零序电流来抑制变换器之间的环流，其中i a+ib+i。作为零序电流，通过PI环 节使N-I台变换器的零序电流为零。8. 如权利要求5所述的一种三相模块化多电平逆变器并联系统的控制方法，其特征 是，更进一步的，当电流方向为对投入子模块充电时，检测桥臂中各子模块的电容电压，选 择相应电压从低到高的设定个数的子模块投入到系统中，使这些子模块的电容充电；当电 流方向为对投入子模块放电时，检测桥臂中各子模块的电容电压，选择相应电压从高到低 的设定个数的子模块投入到系统中，使这些子模块的电容放电。
【专利摘要】本发明公开了一种三相模块化多电平逆变器并联系统及其控制方法，包括输入电源，所述输入电源与N台相并联的三相模块化逆变器相并联，每台三相模块化逆变器包括三相桥臂，每相桥臂包括上桥臂及下桥臂，且上桥臂及下桥臂结构对称，均包括n个串联的子模块和靠近中性点的电感，其中每个子模块内包括两个串联的开关管和一个与该两个串联的开关管相并联的电容，每相桥臂的中性点经滤波器连接后并网，每个子模块均与控制器相连；本发明提出的控制策略有效的解决了多台变换器之间的环流问题，通过控制N-1台变换器的零序电流的来实现解决多台变换器之间的环流问题。
【IPC分类】H02M7/49, H02M7/493
【公开号】CN105141159
【申请号】CN201510518956
【发明人】杜春水, 张桐盛, 张承慧, 邢相洋
【申请人】山东大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月21日