混合拓扑功率变换器的控制方法与装置

摘要

本发明涉及混合拓扑功率变换器的控制方法与装置。该混合拓扑功率变换器包含H桥级联电路与三电平电路，控制方法包含:将零序分量注入至总调制波，以形成补偿总调制波；根据补偿总调制波，产生第一电压信号；根据补偿总调制波与第一电压信号，产生H桥调制波；以及根据第一电压信号对应产生三电平驱动信号，且根据H桥调制波对应产生H桥驱动信号，使三电平驱动信号调整三电平电路内的开关的占空比，并使H桥驱动信号调整H桥级联电路内的开关的占空比。同时减小三电平电路的母线电容的纹波电压、纹波电流和减小混合拓扑功率变换器的所有功率器件的损耗，并且不影响混合拓扑功率变换器的正常工作。

权利要求

1.一种混合拓扑功率变换器的控制方法，该混合拓扑功率变换器包括一三电平电路及一H桥级联电路，该三电平电路的输出侧与该H桥级联电路的输入侧耦接，其特征在于，该控制方法包含下列步骤：将一零序分量注入至一总调制波，以形成一补偿总调制波；

根据该补偿总调制波产生一第一电压信号；

根据该补偿总调制波与该第一电压信号产生一H桥调制波；以及根据该第一电压信号对应产生一三电平驱动信号，且根据该H桥调制波对应产生一H桥驱动信号；

其中，该混合拓扑功率变换器通过该三电平驱动信号调整该三电平电路内的至少一开关的占空比，并通过该H桥驱动信号调整该H桥级联电路内的至少一开关的占空比。

2.如权利要求1所述的控制方法，其中根据该混合拓扑功率变换器的一输出电压，获得该零序分量。

3.如权利要求2所述的控制方法，其中利用一查找表获得该零序分量，该查找表纪录该输出电压与该零序分量之间的对应关系。

4.如权利要求2所述的控制方法，其中利用一零序电压谐波表达式获得该零序分量，该零序电压谐波表达式纪录该输出电压与该零序分量之间的对应关系。

5.如权利要求1所述的控制方法，其中根据该三电平电路的一母线电容电压以闭环生成方式获得该零序分量，包含：依据该三电平电路的该母线电容电压计算一母线电容纹波电压；

比较该母线电容纹波电压与一设定的纹波电压，并产生一比较结果；以及计算该比较结果，以对应生成该零序分量。

6.如权利要求1所述的控制方法，其中产生该第一电压信号的步骤还包含：根据该三电平电路的一母线电容电压而生成一第一电压均压量；

将该第一电压均压量与该补偿总调制波相叠加，以产生一第一叠加电压信息；

将该第一叠加电压信息分别与一第一设定值及一第二设定值作比较，对应地产生一第一比较信号及一第二比较信号；以及将该第一比较信号及该第二比较信号相叠加，以产生该第一电压信号。

7.如权利要求6所述的控制方法，其中该第一设定值与该第二设定值的选取与该H桥级联电路的级联数目相关，及/或和该三电平电路的该母线电容电压与该H桥级联电路的一母线电容电压之间的比例相关。

8.如权利要求1所述的控制方法，其中上述产生该H桥调制波的步骤还包含：根据该H桥级联电路的一母线电容电压而生成一第二电压均压量；

将该第二电压均压量与该补偿总调制波的叠加结果再减去该第一电压信号，以产生该H桥调制波。

9.如权利要求1所述的控制方法，其中上述产生该H桥驱动信号的步骤还包括：将该H桥调制波与一参考信号进行比较，以产生该H桥驱动信号。

10.如权利要求1所述的控制方法，其中根据该混合拓扑功率变换器的一输出电流生成该总调制波。

11.一种混合拓扑功率变换器，包括一三电平电路、一H桥级联电路及一控制装置，该三电平电路的输出侧与该H桥级联电路的输入侧耦接，其特征在于，该控制装置包含：一补偿调制波产生单元，接收一总调制波与一零序分量，并将该零序分量注入至该总调制波，以产生一补偿总调制波；

一电压产生单元，接收该补偿总调制波，以产生一第一电压信号；

一调制波产生单元，接收该第一电压信号及该补偿总调制波，以产生一H桥调制波；以及一脉冲生成单元，接收该第一电压信号而对应地产生一三电平驱动信号，且接收该H桥调制波而对应地产生一H桥驱动信号，并通过该三电平驱动信号调整该三电平电路内的至少一开关的占空比，且通过该H桥驱动信号调整该H桥级联电路内的至少一开关的占空比。

12.如权利要求11所述的混合拓扑功率变换器，其中该控制装置还包含：一零序分量生成单元，接收该混合拓扑功率变换器的一输出电压，以产生该零序分量。

13.如权利要求12所述的混合拓扑功率变换器，其中该零序分量生成单元利用一查找表获得该零序分量，该查找表纪录该输出电压与该零序分量之间的对应关系。

14.如权利要求12所述的混合拓扑功率变换器，其中该零序分量生成单元利用一零序电压谐波表达式来获得该零序分量，其中，该零序电压谐波表达式纪录该输出电压与该零序分量之间的对应关系。

15.如权利要求11所述的混合拓扑功率变换器，其中该控制装置还包含：一比较单元，接收该三电平电路的一母线电容纹波电压，并与一设定的纹波电压比较，进而输出一比较结果；以及一闭环生成单元，接收该比较结果，经计算后输出该零序分量。

16.如权利要求15所述的混合拓扑功率变换器，其中该闭环生成单元为一PI控制单元。

17.如权利要求11所述的混合拓扑功率变换器，其中该电压产生单元包含：一第一运算单元，接收该补偿总调制波和一第一电压均压量，以产生一第一叠加电压信息；

一第一比较器，接收该第一叠加电压信息与一第一设定值，以产生一第一比较信号；

一第二比较器，接收该第一叠加电压信息与一第二设定值，以产生一第二比较信号；以及一叠加单元，接收该第一比较信号及该第二比较信号，以产生该第一电压信号；

其中，该第一电压均压量根据该三电平电路的一母线电容电压而生成。

18.如权利要求11所述的混合拓扑功率变换器，其中该调制波产生单元包含:一第二运算单元，接收该补偿总调制波与一第二电压均压量，以产生一第二叠加电压信息；以及一校正单元，接收该第二叠加电压信息与该第一电压信号，以产生该H桥调制波；

其中，该第二电压均压量根据该H桥级联电路的一母线电容电压而生成。

19.如权利要求11所述的混合拓扑功率变换器，其中该脉冲生成单元包含:一第一脉冲生成器，接收该第一电压信号而对应地转换成该三电平驱动信号；以及一第二脉冲生成器，接收该H桥调制波与一参考信号，以产生该H桥驱动信号。

20.如权利要求11所述的混合拓扑功率变换器，其中该H桥级联电路由至少一个H桥电路构成。

说明书

混合拓扑功率变换器的控制方法与装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种功率变换器的控制方法与装置，特别涉及一种混合拓扑功率变换器的控制方法与装置。

背景技术

[0002] 包含三电平电路及H桥级联电路的混合拓扑功率变换器是近些年来出现的一种新型大功率多电平变换器的拓扑结构。其中，母线电容的纹波电压、纹波电流的大小和功率器件的损耗是设计这类拓扑的功率变换器(例如Static Var Generator即SVG、高压变频器)时所须关注的重要指标。

[0003] 为了减小母线电压的纹波电压、纹波电流，传统做法是通过增加母线上的电容的容值或增加电容颗数等方法来减小母线的纹波电压，并减小每颗电容的纹波电流。然而，增加母线上的电容的容值或增加电容颗数会增加设备体积、提高设备成本。

[0004] 此外，虽然减小功率器件的开关损耗可以通过软开关的方案解决，但是对于混合拓扑功率变换器来说，该方案实现较复杂，而且对开关损耗的减小有限，且无法减小导通损耗。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种混合拓扑功率变换器的控制方法与装置，以解决现有技术所面临的设备体积较大、成本较高、控制方法复杂以及功率器件损耗无法有效减小等问题。

[0006] 本发明的另一目的在于提供一种混合拓扑功率变换器的控制方法与装置，其是于混合拓扑功率变换器的总调制波中注入零序分量，可以实现同时减小三电平电路的母线电容的纹波电压、纹波电流和减小混合拓扑功率变换器的所有功率器件的损耗，并且不影响混合拓扑功率变换器的正常工作，同时亦可降低母线电容容值或减少使用电容数量，使设备体积缩小、设备成本降低以及损耗降低，提高了混合拓扑功率变换器的功率密度。

[0007] 为达上述目的，本发明的一较佳实施方式为提供一种混合拓扑功率变换器的控制方法，混合拓扑功率变换器包括三电平电路及H桥级联电路，三电平电路的输出侧与H桥级联电路的输入侧耦接，该控制方法包含下列步骤：将零序分量注入至总调制波，以形成补偿总调制波；根据补偿总调制波，产生第一电压信号；根据补偿总调制波及第一电压信号，产生H桥调制波；以及根据第一电压信号对应产生三电平驱动信号，且根据H桥调制波对应产生H桥驱动信号；其中，混合拓扑功率变换器通过三电平驱动信号调整该三电平电路内的至少一开关的占空比，并通过H桥驱动信号调整H桥级联电路内的至少一开关的占空比。

[0008] 为达上述目的，本发明的另一较佳实施方式为提供一种混合拓扑功率变换器包括三电平电路、H桥级联电路及控制装置，三电平电路的输出侧与H桥级联电路的输入侧耦接，其中，控制装置包含：补偿调制波产生单元，接收总调制波与零序分量，并将零序分量注入至该总调制波，以产生补偿总调制波；电压产生单元，接收补偿总调制波，以产生第一电压信号；调制波产生单元，接收第一电压信号及补偿总调制波，以产生H桥调制波；以及脉冲生成单元，接收第一电压信号而对应地产生三电平驱动信号，且接收H桥调制波而对应地产生H桥驱动信号，并通过三电平驱动信号调整该三电平电路内的至少一开关的占空比，且通过H桥驱动信号调整H桥级联电路内的至少一开关的占空比。

附图说明

[0009] 图1是为本发明较佳实施例的混合拓扑功率变换器的电路结构示意图。

[0010] 图2A是为本发明较佳实施例的控制装置的细节电路结构示意图。

[0011] 图2B是为本发明另一实施例的控制装置的细节电路结构示意图。

[0012] 图3A以及图3B是为图1所示的混合拓扑功率变换器的控制方法的运作流程图。

[0013] 图4A是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为1.0p.u时，未注入零序分量的三电平电路的母线电容的纹波电压。

[0014] 图4B是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为1.0p.u时，注入零序分量的三电平电路的母线电容的纹波电压。

[0015] 图4C是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为0.8p.u时，注入零序分量的三电平电路的母线电容的纹波电压。

[0016] 图4D是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为0.8p.u时，注入优化后的零序分量的三电平电路的母线电容的纹波电压。

[0017] 附图标记说明：

[0018] 1：混合拓扑功率变换器及控制装置

[0019] Vo：输出电压

[0020] Io：输出电流

[0021] 2：三电平电路

[0022] 21：三电平电路的输出侧

[0023] 22：三电平电路的中点

[0024] 3：H桥级联电路

[0025] 31：H桥级联电路的输入侧

[0026] Cdcmain、Cdcaux：母线电容

[0027] 4：控制装置

[0028] 41：偿调制波产生单元

[0029] P1：补偿总调制波

[0030] 42：电压产生单元

[0031] 42a：第一运算单元

[0032] Vi1：第一叠加电压信息

[0033] 42b：第一比较器

[0034] Vdg：第一设定值

[0035] Vsg1：第一比较信号

[0036] 42c：第二比较器

[0037] -Vdg：第二设定值

[0038] Vsg2：第二比较信号

[0039] 42d：叠加单元

[0040] Vsg：第一电压信号

[0041] 43：调制波产生单元

[0042] 431：第二运算单元

[0043] 432：校正单元

[0044] Vi2：第二叠加电压信息

[0045] P2：H桥调制波

[0046] 44：脉冲生成单元

[0047] 44a：第一脉冲生成器

[0048] 44b：第二脉冲生成器

[0049] ref：参考信号

[0050] Vg1：三电平驱动信号

[0051] Vg2：H桥驱动信号

[0052] 45：零序分量生成单元

[0053] 451：母线纹波计算单元

[0054] 452：比较单元

[0055] 453：闭环生成单元

[0056] V_set：设定的纹波电压

[0057] S：零序分量

[0058] LUT：查找表

[0059] 46：采样运算单元

[0060] Vc1、Vc2：母线电容的电压

[0061] V1：第一电压均压量

[0062] V2：第二电压均压量

[0063] P：总调制波

[0064] S1～S5、S2’：混合拓扑功率变换器的控制方法的步骤

具体实施方式

[0065] 体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作对其进行说明用，而非用于限制本发明。

[0066] 图1是为本发明较佳实施例的混合拓扑功率变换器及控制装置的电路结构示意图。如图所示，混合拓扑功率变换器1包括三电平电路2、H桥级联电路3及控制装置4。其中，三电平电路2的输出侧21是与H桥级联电路3的输入侧31耦接。控制装置4是与三电平电路2、H桥级联电路3耦接，且与混合拓扑功率变换器1的输出端耦接，将一零序分量注入总调制波中，而调整三电平电路2的开关以及H桥级联电路3的开关的运作，进而减小三电平电路2的母线电容的纹波电压、纹波电流和减小混合拓扑功率变换器1的所有功率器件的损耗，以提高混合拓扑功率变换器1的功率密度。其中，输出电压Vo实际上所指为输出线电压。

[0067] 图2A是为本发明较佳实施例的控制装置的细节电路结构示意图。如图所示，控制装置4包含补偿调制波产生单元41、电压产生单元42、调制波产生单元43、脉冲生成单元44、零序分量生成单元45及采样运算单元46。首先，采样运算单元46是用以采样三电平电路2的母线电容的电压Vc1、H桥级联电路3的母线电容的电压Vc2、混合拓扑功率变换器1的输出电流Io及混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo，并对应三电平电路2的母线电容的电压Vc1而产生第一电压均压量V1，对应H桥级联电路3的母线电容的电压Vc2而产生第二电压均压量V2，且对应混合拓扑功率变换器1的输出电流Io而产生总调制波P。零序分量生成单元45根据混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo以输出对应的零序分量S。补偿调制波产生单元41用以接收总调制波P与零序分量S，并将零序分量S注入至总调制波P，以产生补偿总调制波P1。电压产生单元42是用以接收补偿总调制波P1及第一电压均压量V1，以产生第一电压信号Vsg。调制波产生单元43用以接收第一电压信号Vsg、补偿总调制波P1及第二电压均压量V2，以产生H桥调制波P2。脉冲生成单元44用以接收第一电压信号Vsg而对应地产生三电平驱动信号Vg1，且接收H桥调制波P2而对应地产生H桥驱动信号Vg2，并通过三电平驱动信号Vg1调整三电平电路2的开关的占空比，且通过H桥驱动信号Vg2调整H桥级联电路3的开关的占空比，如此一来，便可增加三电平电路2的输出电压大矢量的作用时间，使混合拓扑功率变换器1于运作时，流入三电平电路2的中点22(如图1所示)的电流减小，进而使三电平电路2的母线电容的纹波电压、纹波电流减小。同时，由于三电平电路2的输出电压的改变，因此三电平电路2的功率器件(例如IGBT、Diode)的开关运作时间是重新分布，便可使三电平电路2的功率器件的损耗减小，进而也使H桥级联电路3的功率器件的损耗减小。此外，由于零序分量S不会影响混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo的波形，因此不会引起混合拓扑功率变换器1的输出电流Io的波形畸变。

[0068] 于本实施例中，零序分量生成单元45具有一查找表单元LUT，用以纪录混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo与零序分量S之间的对应关系。例如，当输出电压Vo为0.8p.u～1.2p.u时(即0.8倍至1.2倍的基准电压)，零序电压分量S与输出电压Vo之间的对应关系可以为：当纪录0.8pu～1.0pu的输出电压Vo时，则需要36.5％基波幅值的3次谐波零序电压及
13.1％基波幅值的9次谐波零序电压来构成零序分量S；而当纪录1.0pu～1.2pu的输出电压Vo时，为避免总调制波P饱和，需适当降低所注入的零序分量S的比例，则需要34.67％基波幅值的3次谐波零序电压来构成零序分量S。上述对应关系仅作举例说明,并不限定于此,可根据具体应用情况调整查找表的记录内容。如此一来，零序分量生成单元45便可根据混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo查表获得对应的零序分量S。

[0069] 此外，于其它实施例中，零序分量生成单元45具有一表达式计算单元(未图标)，零序分量可由零序电压谐波表达式计算得到。以3次谐波零序电压和9次谐波零序电压构成的零序分量为例进行说明，并不限定于此。例如，零序电压3次谐波表达式可以为：y1＝k1x+b1，零序电压9次谐波表达式可以为：y2＝k2x+b2，其中x代表输出电压Vo的幅值，y1、y2分别代表3次谐波及9次谐波零序电压的幅值，而k1、k2、b1、b2为常数。计算得到3次谐波及9次谐波零序电压的幅值后，将3次谐波零序电压和9次谐波零序电压叠加，即可得到零序分量S。优选地，k1、k2皆为负数。

[0070] 于本实施例中，控制装置4的电压产生单元42包含第一运算单元42a、第一比较器42b、第二比较器42c及叠加单元42d。第一运算单元42a用以接收补偿总调制波P1和第一电压均压量V1，以产生第一叠加电压信息Vi1。第一比较器42b用以接收第一叠加电压信息Vi1，并与第一设定值Vdg比较，俾根据比较结果以产生第一比较信号Vsg1。第二比较器42c同样用以接收第一叠加电压信息Vi1，与第二设定值-Vdg比较，俾根据比较结果以产生第二比较信号Vsg2。叠加单元42d是接收第一比较信号Vsg1及第二比较信号Vsg2，并将第一比较信号Vsg1及第二比较信号Vsg2相叠加，以产生第一电压信号Vsg。

[0071] 于一些实施例中，第一设定值Vdg与第二设定值-Vdg的选取实际上与H桥级联电路3的级联数目(CHB的级联数目)相关，及/或三电平电路2的母线电容的电压Vc1与H桥级联电路3的母线电容的电压Vc2之间的比例相关。

[0072] 另外，控制装置4的调制波产生单元43包含第二运算单元431及校正单元432。第二运算单元431用以接收补偿总调制波P1与第二电压均压量V2，以产生第二叠加电压信息Vi2。校正单元432则用以接收第二叠加电压信息Vi2与第一电压信号Vsg，以产生H桥调制波P2。

[0073] 于一些实施例中，补偿总调制波P1与第二电压均压量V2相叠加后，再减去第一电压信号Vsg，以产生H桥调制波P2。

[0074] 另外，控制装置4的脉冲生成单元44包含第一脉冲生成器44a及第二脉冲生成器44b。第一脉冲生成器44a用以接收第一电压信号Vsg而对应地转换成三电平驱动信号Vg1。第二脉冲生成器44b用以接收H桥调制波P2与参考信号ref，以产生H桥驱动信号Vg2。于一些实施例中，参考信号ref可为三角波或锯齿波，但不以此为限。

[0075] 于一些实施例中，H桥级联电路3是由至少一个H桥电路CHB所构成，但并不以此为限。

[0076] 于一些实施例中，零序分量生成单元45也可利用闭环生成的方式输出对应的零序分量S。请参阅图2B，是为本发明另一实施例的控制装置的细节电路结构示意图。如图2B所示，本实施例的零序分量生成单元45包含母线纹波计算单元451、比较单元452及闭环生成单元453。首先，母线纹波计算单元451是接收三电平电路2的母线电容的电压Vc1，以计算并输出母线电压Vc1的纹波电压。比较单元452是用以接收母线电压Vc1的纹波电压，并与设定的纹波电压V_set比较而输出比较结果。闭环生成单元453是接收该比较结果，经计算后而产生零序分量S输出。仍以3次谐波零序电压及9次谐波零序电压的构成零序分量为例进行说明，闭环生成单元453可分别计算得到3次谐波及9次谐波零序电压的幅值，再将3次谐波零序电压与9次谐波零序电压叠加后形成零序分量S。其中，闭环生成单元453可为PI控制单元，3次谐波零序分量和9次谐波零序分量的PI参数可相互独立，但不以此为限。

[0077] 以下将示范性地说明本发明的混合拓扑功率变换器1实际上的运作流程。请参阅图3A以及图3B并配合图1及图2，其中图3A是为图1所示的混合拓扑功率变换器的一较佳实施例的运作流程图。如图所示，首先，执行步骤S1，采样三电平电路2的母线电容的电压Vc1、H桥级联电路3的母线电容的电压Vc2、混合拓扑功率变换器1的输出电流Io以及混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo。接着，执行步骤S2，即根据三电平电路2的母线电容的电压Vc1而生成第一电压均压量V1，根据H桥级联电路3的母线电容的电压Vc2而生成第二电压均压量V2，根据输出电流Io生成总调制波P，且根据输出电压Vo而获得零序分量S。

[0078] 接着，执行步骤S3，将零序分量S注入至总调制波P，以形成补偿总调制波P1，并将补偿总调制波P1与第一电压均压量V1相叠加而产生第一叠加电压信息Vi1，使第一叠加电压信息Vi1与第一设定值Vdg作比较，以对应地产生第一比较信号Vsg1，且使第一叠加电压信息Vi1与第二设定值-Vdg作比较，以对应地产生第二比较信号Vsg2，再将第一比较信号Vsg1及第二比较信号Vsg2相叠加，以产生第一电压信号Vsg。

[0079] 之后，执行步骤S4，将补偿总调制波P1叠加第二电压均压量V2后，再减去第一电压信号Vsg，以生成H桥调制波P2。最后，执行步骤S5，根据第一电压信号Vsg对应产生三电平驱动信号Vg1，且根据H桥调制波P2对应产生H桥驱动信号Vg2，使混合拓扑功率变换器1通过三电平驱动信号Vg1调整三电平电路2的开关的占空比，并通过H桥驱动信号Vg2调整H桥级联电路3的开关的占空比。

[0080] 于上述实施例中，步骤S2的根据输出电压Vo而生成零序分量S实际上可利用纪录了输出电压Vo与零序分量S之间对应关系的查找表单元来生成零序分量S。此外，于其它实施例中，步骤S2中，还可利用表达式计算单元，由零序电压谐波表达式计算得到零序分量，零序电压谐波表达式可以为：y＝kx+b，其中x代表输出电压Vo的幅值，y代表零序电压的幅值，而k、b为常数，以通过各零序电压谐波表达式来构成零序分量S。

[0081] 请参阅图3B，其是为图1所示的混合拓扑功率变换器的另一较佳实施例的运作流程图。如图3B所示，本实施例的运作流程实际上是相似于图3A所示的运作流程，故仅以相同符号代表步骤相似而不再赘述。唯相较于图3A所示的步骤S2中是根据三电平电路2的母线电容的电压Vc1而生成第一电压均压量V1，根据H桥级联电路3的母线电容的电压Vc2而生成第二电压均压量V2，根据输出电流Io生成总调制波P，且根据输出电压Vo而生成零序分量S，本实施例的步骤S2’是改为根据三电平电路2的母线电容的电压Vc1而生成第一电压均压量V1，根据H桥级联电路3的母线电容的电压Vc2而生成第二电压均压量V2，根据输出电流Io生成总调制波P，且根据三电平电路2的母线电容的电压Vc1以闭环生成方式生成零序分量S。

[0082] 而上述步骤S2’中以闭环生成方式生成零序分量可还包含下述多个子步骤，首先，执行第一子步骤，即依据母线电容的电压Vc1计算母线电容的纹波电压。接着，执行第二子步骤，比较母线电容的纹波电压与设定的纹波电压V_set，并产生一比较结果。接着，执行第三子步骤，计算该比较结果，以对应生成该零序分量S。其中上述该些子步骤实际上可由图2B所示的零序分量生成单元45的内部相关电路来分别执行，然由于该些电路的作动已于前面描述过，于此不再赘述。

[0083] 需要说明的是，混合拓扑功率变换器1的运作流程包括但并不限定于图3A与图3B所示的步骤之间的先后顺序。

[0084] 以下将以图4A至4D举例说明本发明的混合拓扑功率变换器1注入零序分量S运作后的效果，且混合拓扑功率变换器1是以10kV、2MVar混合拓扑SVG为例。请参阅图4A至4D，其中图4A是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为1.0p.u时，未注入零序分量的三电平电路2的母线电容的纹波电压；图4B是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为1.0p.u时，注入零序分量的三电平电路2的母线电容的纹波电压；图4C是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为0.8p.u时，注入零序分量的三电平电路2的母线电容的纹波电压；图4D是显示混合拓扑功率变换器的输出电压为0.8p.u时，注入优化后的零序分量的三电平电路2的母线电容的纹波电压。由图4A与图4B至4D的比较可知，在注入零序分量S之后，三电平电路2的上下母线电容(对应图1的两个Cdcmain)的纹波电压实际上是变小。

[0085] 于本实施例中，图4A实际上为当混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo为1.0p.u且不注入零序分量S时，三电平电路2的母线电容的纹波电压为5.7％，三电平电路2的母线电容的纹波电流为85.44A，混合拓扑功率变换器1的所有的功率器件的损耗为17.52kW。而图4B实际上为当混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo为1.0p.u且注入零序分量S时(注入幅值为基波的25％的三次谐波)，则三电平电路2的母线电容的纹波电压变为3.66％，三电平电路2的母线电容的纹波电流变为62.92A，混合拓扑功率变换器1的所有的功率器件的损耗变为16.94kW。由上可知，在注入适当的零序分量S之后，三电平电路2的母线电容的纹波电压实际上减小了42.31％，三电平电路2的母线电容Cdcmain纹波电流实际上减小了30.7％，混合拓扑功率变换器1的所有的功率器件的损耗实际上减小了8.7％。

[0086] 当混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo在预定范围内波动时，可以根据输出电压Vo而调节注入零序分量S，使母线电容的纹波电压及纹波电流、功率器件的损耗减小并进一步优化。图4C实际上为当混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo为0.8p.u且注入零序分量S时(注入幅值为基波的34.67％的三次谐波)，则三电平电路2的母线电容的纹波电压变为3.88％，三电平电路2的母线电容的纹波电流变为65.27A，混合拓扑功率变换器1的所有的功率器件的损耗变为17.11kW。图4D实际上为当混合拓扑功率变换器1的输出电压Vo为
0.8p.u且注入零序分量S时(注入幅值为基波的36.5％的三次谐波、幅值为基波的13.1％的九次谐波)，则三电平电路2的母线电容的纹波电压变为3.24％，三电平电路2的母线电容的纹波电流变为58.48A，混合拓扑功率变换器1的所有的功率器件的损耗变为16.17kW。由上数据可知，改变注入零序分量S的比例之后，与图4C的数据比较，图4D中的三电平电路2的母线电容的纹波电压减小了16.5％，三电平电路2的母线电容的纹波电流减小了10.4％，混合拓扑功率变换器1的所有的功率器件的损耗减小了5.5％。

[0087] 因此，通过改变注入零序分量S的比例，便可使三电平电路2的母线电容的纹波电压、纹波电流、以及混合拓扑功率变换器1的所有的功率器件的损耗进一步优化。

[0088] 综上所述，本发明为一种混合拓扑功率变换器的控制方法与装置，其是于混合拓扑功率变换器的总调制波中注入零序分量，可以实现同时减小三电平电路的母线电容的纹波电压、纹波电流和减小混合拓扑功率变换器的所有功率器件的损耗，并且不影响混合拓扑功率变换器的正常工作，如此一来，本发明的混合拓扑功率变换器便不需增加母线电容容值或增加电容颗数，而使设备的体积缩小、成本降低以及损耗降低，并提高混合拓扑功率变换器的功率密度。

[0089] 本发明得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护者。