本发明涉及三电平boost变流单元技术领域，具体涉及一种抑制三电平boost变流单元中点电位波动的控制方法。
背景技术：
三电平boost直流变流器相对于两电平boost直流变流器具有开关管、续流二极管电压应力小，滤波电感和滤波电容小等优点，因而在大、中功率开关电源中有广泛的应用前景。
图1给出了三电平boost变流器的基本主电路。其中s1和s2为开关管，l1和l2是升压电感，d1和d2是续流二极管，cin1和cin2是输入电容，cout1和cout2是输出电容，vc1、vc2分别是输出电容cout1和cout2两端电压。
开关管s1和s2采用交错工作方式，图2为三电平boost变流器主要工作波形，其中d1、d2分别为开关管s1、s2的占空比，il为电感电流波形，ts为开关周期。图2a给出了d1＝d2<0.5时三电平boost变流器的主要工作波形，图2b给出了d1＝d2>0.5时三电平boost变流器的主要工作波形。
开关管s1的电压应力由vc1决定，开关管s2的电压应力由vc2决定。在s1导通，s2关断时，cout2存储能量，cout1释放能量，2个电容上电压差的变化量与s1的占空比d1有关；当s1关断，s2导通时，cout1存储能量，cout2释放能量，2个电容上电压差的变化量与s2的占空比d2有关。如果两个电容上电压相差较大会导致对应开关管电压应力增大，严重威胁整个变流器的安全可靠工作。
为了抑制三电平boost变流器输出中点电位波动，有两种常用方法。
方法一：通过负载进行调节：
如果三电平boost变流器的输出负载是三电平或者多电平逆变器，可以通过多电平逆变器的中点调制策略对母线中点进行调节。
缺点包括：1)依赖电流过零点和扇区判断，在轻载时效果不理想；2)算法实现较复杂；3)依赖后级负载工作，当后级不工作时无法独立对中点电位进行调节。
方法二：通过三电平boost变流器本身进行调节：
通过检测vc1和vc2的大小，对d1和d2进行调整。若vc1<vc2，则增大d2并减小d1，增加cout1的充电时间，同时减少cout2的充电时间；相反，若vc1>vc2，则增大d1并减小d2，增加cout2的充电时间，同时减少cout1的充电时间。
1)、首先通过模数转换ad采样获取母线电压ubus、均压电容电压umiddc；然后将母线电压ubus的一半与均压电容电压umiddc作差后，通过pi控制器得到中点占空比midd。
2)、采样boost电感电流iboost与电流参考值iboost*作差后，通过pi控制器得到总占空比duty。
3)、根据电路工作原理，将总占空比duty与中点占空比相减后，然后与载波比较后得到上管q1的占空比upduty；将总占空比duty与中点占空比相加后得到后，然后与载波比较后得到上管q2的占空比downduty。
δddiff＝(vup-vdown)×gvmid
该方案可以有效控制三电平boost变流器中点电位。但该方案只能针对单个三电平boost变流器。在组串式光伏并网逆变器等应用领域，如图4所示多个三电平boost变流器具有不同的电压输入，输出同时连接到同一个直流母线上，每个三电平boost独立进行控制。如果此时继续使用图3的方案控制，那么直流母线中点电位同时受到多个boost的均压环控制，相当于多个电压源进行并联，对控制器的设计带来较大难度严重时将降低控制环的稳定性。
另一种方案是采用主从控制策略，在多个三电平boost中选取一个作为主机控制中点电位，其余三电平boost变流器对中点电位不进行控制。但带来的缺点是造成整个系统的冗余能力变差，可靠性降低。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种抑制三电平boost变流单元中点电位波动的控制方法，通过在传统三电平boost控制环中增加虚拟电阻，同样可以实现多个单元并联时的均压问题，并且不造成额外的功率损耗。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种抑制三电平boost变流单元中点电位波动的控制方法，在每个三电平boost变流单元输出端串联三个虚拟电阻rdroop，多个三电平boost变流单元分别连接到公共母线，正母线节点用bus+表示，负母线节点用bus-表示，母线中点用busm表示，公共母线上连接的还有公共负载；流过三个串联虚拟电阻rdroop的电流分别为iup、im和idown，bus+和busm之间电压为vup，busm和bus-之间电压为vdown，与之相对应的串联虚拟电阻之前的电压分别为vup*和vdown*；
依据基尔霍夫电压、电流方程得到：
综合后得到：
(vup*-vdown*)＝(vup-vdown)-3×im×rdroop
式中rdroop为增加的虚拟阻抗常量，im为每个三电平boost变流单元的中点输出电流；由于三电平boost变流单元输出端并联，通过设置虚拟电阻，增大了单个三电平boost变流单元的输出阻抗，使得多个三电平boost变流单元之间的均流效果得到改善；
在传统三电平中点平衡控制环的误差计算部分引入变量im×rdroop，其余环节不变，则均压控制环的输出变为：
δddiff＝(vup-vdown-im×rdroop)×gvmid
三电平boost电路的上、下主开关的占空比为：
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)解决了多个三电平boost变流单元并联在直流母线时，对中点电位的控制。
2)每个三电平boost变流单元采用同样的控制器结构，简化了控制器的设计。
附图说明
图1为三电平boost变流器的基本主电路。
图2为三电平boost变流器的主要工作波形，其中：图2a为开关管占空比小于0.5时主要工作波形，图2b为开关管占空比大于0.5时主要工作波形。
图3为传统单个三电平boost变流器中点控制框图。
图4为应用在组串逆变器中多个三电平boost变流器并联示意图
图5为本发明控制方法拓扑图。
图6为图5的简化图。
图7为本发明控制方法框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图5所示，本发明一种抑制三电平boost变流单元中点电位波动的控制方法，在每个三电平boost变流单元输出端串联三个虚拟电阻rdroop，多个三电平boost变流单元分别连接到公共母线，正母线节点用bus+表示，负母线节点用bus-表示，母线中点用busm表示，公共母线上连接的还有公共负载。
对单个三电平boost变流单元来说，可以将图5简化为图6。流过三个串联虚拟电阻rdroop的电流分别为iup、im和idown，bus+和busm之间电压为vup，busm和bus-之间电压为vdown，与之相对应的串联虚拟电阻之前的电压分别为vup*和vdown*；
依据基尔霍夫电压、电流方程可以得到：
综合后可以得到：
(vup*-vdown*)＝(vup-vdown)-3×im×rdroop
式中rdroop为增加的虚拟阻抗常量，im为每个三电平boost变流单元的中点输出电流；由于三电平boost变流单元输出端并联，通过设置虚拟电阻，增大了单个三电平boost变流单元的输出阻抗，使得多个三电平boost变流单元之间的均流效果得到改善。
在三电平boost输出串联电阻解决了多个单元并联时的均压问题，但是电阻上消耗功率造成损耗。本发明提出一种解决多个三电平boost变流器并联中点平衡问题的控制方法。本发明提出的控制框图如图7所示，通过在图3所示传统单个三电平boost变流器中点平衡控制环的误差计算部分引入变量im×rdroop，其余环节不变，则均压控制环的输出变为：
δddiff＝(vup-vdown-im×rdroop)×gvmid
三电平boost电路的上、下主开关的占空比为：
本发明控制方法适用于三电平boost基本拓扑以及在此基础上衍生出的优化三电平拓扑。进一步的，该控制方法还适用于包括三电平boost拓扑在内的所有三电平直流直流变流器。