CN105262330A - 一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法及系统 - Google Patents

一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法及系统 Download PDF

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CN105262330A
CN105262330A CN201510824503.5A CN201510824503A CN105262330A CN 105262330 A CN105262330 A CN 105262330A CN 201510824503 A CN201510824503 A CN 201510824503A CN 105262330 A CN105262330 A CN 105262330A
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王鹏伍
孙志杰
傅军
张艳丽
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North China Electric Power Research Institute Co Ltd
Jibei Electric Power Research Institute
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State Grid Corp of China SGCC
North China Electric Power Research Institute Co Ltd
Jibei Electric Power Research Institute
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Abstract

本发明提供一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法及系统,该系统包括DSP、门控接口电路板以及电动汽车充电机,门控接口电路板用于采集并发送电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压;DSP用于确定出上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数;门控接口电路板用于采集电动汽车充电机的桥臂电流方向信号,当电流流向子模块时,根据上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数进行充电操作以提升电容电压被;当电流流出子模块时,根据上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数进行放电操作以降低电容电压。能够提升或降低电容电压,使各个子模块电容电压保持均衡。

Description

一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法及系统
技术领域
[0001] 本发明关于电动汽车技术领域,特别是关于电动汽车的充电技术,具体的讲是一 种抑制电动汽车充电机内部环流的方法及系统。
背景技术
[0002] 随着能源危机、石油资源短缺、大气污染以及气温上升等问题的出现,各国政府越 来越重视电动汽车的发展。我国在电动汽车的发展上也提供了很多政策和资金支持,各省 电力公司都在大力推动电动汽车充电站和充电粧的建设。
[0003] 电动汽车充电是通过充电机来实现的。充电机就是将电网电能通过一系列转换后 变成满足电动汽车充电要求的装置,其工作原理是电网交流电经过整流后变成直流电,经 过滤波电路后为DC/DC功率变换单元提供直流输入,功率变换单元的输出经过滤波后为电 动汽车电池进行充电。充电过程中整流电路会产生谐波,谐波注入电网会造成电能质量下 降甚至影响电网运行,如增加输电线路电能损耗、影响功率因数、降低继电保护的可靠性、 干扰控制系统稳定性等。
[0004] 现有技术中为了减少谐波,在整流环节采用模块化多电平换流器以阶梯波逼近正 弦波。模块化多电平换流器型电动汽车充电机的原理结构如图1所示,其中整流电路结构 如图2所示。各个设备或器件的功能如下:
[0005] (1)子模块:整流电路上、下桥臂子模块的选择性投入或切除可以在交流侧形成 阶梯波以逼近正弦波,而每个相单元投入的总模块数恒定不变,维持直流电压的稳定。
[0006] (2)电抗器:桥臂电抗器可以减小整流电路电流的变化梯度,减少交流侧电流谐 波,使之无需经过滤波器而满足并网要求。
[0007] (3)电容:用来储存电能。
[0008] (4) IGBT :在单个子模块内,通过控制两个IGBT将该子模块从主电路中投入或切 除。
[0009] (5)快速旁路开关:某个子模块发生故障时,快速旁路开关可以将该故障子模块 从主电路中切除。
[0010] (6)晶闸管:在直流两极发生短路时快速导通,承受来自交流侧的大部分冲击电 流,使得与IGBT并联的二极管得以被保护。
[0011] (7)二极管:与IGBT配合构成电流从交流侧到直流侧的通路。
[0012] (8)门控接口电路板:接受上层控制发出的触发信号,译码后驱动相应的IGBT,同 时上传电容电压值、IGBT工作状况等运行状态信号。
[0013] (9) DC/DC变换:将高压直流电变为满足电动汽车电池充电时电压要求的低压直 流电。
[0014] 虽然这种方式可有效降低交流侧电压、电流的谐波含量,但是该电动汽车充电机 所需的子模块较多,需要采用统一的控制策略对电动汽车充电机中整流环节的所有子模块 进行集中控制。当子模块达到一定数量时,交流侧电压、电流中几乎不存在谐波,无需装设 交流滤波器。而且,由于各子模块电容器的分布式布置及其能量分配的不均衡,模块化多电 平换流器内部存在一定的环流。环流一方面会增加电动汽车充电机的损耗,使电动汽车充 电机的发热量增加,另一方面环流使得桥臂电流的畸变程度增加,从而提高对开关器件额 定电流的要求,同时,环流使得线电压、线电流的谐波总畸变率增大,降低配电网的电能质 量。
[0015] 因此,如何研究和开发出一种方案来抑制模块化多电平换流器型电动汽车充电机 的内部环流,以减少电动汽车充电机的损耗是本领域亟待解决的技术难题。
发明内容
[0016] 为了克服现有技术存在的上述技术问题,本发明提供了一种抑制电动汽车充电机 内部环流的方法及系统,由门控接口电路板采集电动汽车充电机各个桥臂的子模块电容电 压,由DSP确定出上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应投入的子模块数&,最终由门控接 口电路板根据桥臂电流方向信号以及上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应投入的子模块 数&进行充放电操作,以提升或降低电容电压,使各个子模块电容电压保持均衡。
[0017] 本发明的目的之一是,提供了一种抑制电动汽车充电机内部环流的系统,所述的 系统包括DSP、门控接口电路板以及电动汽车充电机,
[0018] 所述的门控接口电路板,用于采集并发送电动汽车充电机的直流母线间电压、环 流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值、子模块电容 值、上桥臂电容器组两端的电压、下桥臂电容器组两端的电压以及桥臂子模块数;
[0019] 所述的DSP,用于接收电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效电阻 和电抗器上的电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值、子模块电容值、上桥臂电容器组 两端的电压、下桥臂电容器组两端的电压以及桥臂子模块数,获取传统最近电平逼近调制 策略中子模块电容电压参考值,确定出上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块 数;
[0020] 所述的门控接口电路板,还用于接收所述的上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应 投入的子模块数,采集电动汽车充电机的桥臂电流方向信号,当所述的桥臂电流方向信号 显示电流流向子模块时,根据上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数进行充 电操作以提升电容电压被;当所述的桥臂电流方向信号显示电流流出子模块时,根据上桥 臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数进行放电操作以降低电容电压。
[0021] 在本发明的优选实施方式中,所述的DSP包括:
[0022] 接收模块,用于接收电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效电阻和 电抗器上的电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值、子模块电容值、上桥臂电容器组两 端的电压、下桥臂电容器组两端的电压以及桥臂子模块数;
[0023] 获取模块,用于获取传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值;
[0024] 瞬时功率确定模块,用于根据所述电动汽车充电机的直流母线间电压、交流系统 参考相电压峰值、环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压确定上桥臂电容器组的瞬时功 率、下桥臂电容器组的瞬时功率;
[0025] 电流确定模块,用于根据上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功 率以及换流器交直流侧功率平衡关系确定环流直流分量;
[0026] 电容电压参考值确定模块,用于根据环流直流分量、子模块电容值、传统最近电平 逼近调制策略中子模块电容电压参考值、桥臂子模块数、上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥 臂电容器组的瞬时功率确定上桥臂子模块电容电压的参考值、下桥臂子模块电容电压的参 考值;
[0027] 子模块数确定模块,用于根据最近电平逼近调制策略、上桥臂子模块电容电压的 参考值、下桥臂子模块电容电压的参考值、上桥臂电容器组两端的电压以及下桥臂电容器 组两端的电压确定上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数。
[0028] 在本发明的优选实施方式中,所述的瞬时功率确定模块包括:
[0029] 电压调制比确定单元,用于根据所述的电动汽车充电机的直流母线间电压以及交 流系统参考相电压峰值确定电压调制比;
[0030] 电压电流确定单元,用于根据所述的电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在 桥臂等效电阻和电抗器上的电压、电压调制比结合基尔霍夫电压、电流定律确定上桥臂电 压、上桥臂电流、下桥臂电压、下桥臂电流;
[0031 ] 瞬时功率确定单元,用于根据上述上桥臂电压、上桥臂电流、下桥臂电压、下桥臂 电流、环流电流、确定上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率。
[0032] 在本发明的优选实施方式中,所述的电容电压参考值确定模块包括:
[0033] 第一能量参考值确定单元,用于根据子模块电容值、传统最近电平逼近调制策略 中子模块电容电压参考值以及桥臂子模块数确定传统最近电平逼近调制策略中的上桥臂 所有电容器组的能量参考值、下桥臂所有电容器组的能量参考值;
[0034] 第二能量参考值确定单元,用于根据环流直流分量、上桥臂所有电容器组的能量 参考值、上桥臂电容器组的瞬时功率、确定上桥臂电容器组的能量参考值;
[0035] 第三能量参考值确定单元,用于根据环流直流分量、下桥臂所有电容器组的能量 参考值、下桥臂电容器组的瞬时功率确定下桥臂电容器组的能量参考值;
[0036] 整个桥壁等效电容确定单元,用于根据电动汽车充电机的子模块电容值以及桥臂 子模块数确定整个桥壁等效电容;
[0037] 电容电压参考值确定单元,用于根据上桥臂电容器组的能量参考值、下桥臂电容 器组的能量参考值、整个桥壁等效电容以及桥臂子模块数确定上桥臂子模块电容电压的参 考值、下桥臂子模块电容电压的参考值。
[0038] 本发明的目的之一是,提供一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法,所述方法 包括:
[0039] 门控接口电路板采集并发送电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效 电阻和电抗器上的电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值、子模块电容值、上桥臂电容 器组两端的电压、下桥臂电容器组两端的电压以及桥臂子模块数;
[0040] DSP接收电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效电阻和电抗器上的 电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值、子模块电容值、上桥臂电容器组两端的电压、下 桥臂电容器组两端的电压以及桥臂子模块数;
[0041] 所述的DSP获取传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值;
[0042] 所述的DSP确定出上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数;
[0043] 所述的DSP发送确定出的上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数;
[0044] 所述的门控接口电路板接收所述的上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子 模块数;
[0045] 所述的门控接口电路板采集电动汽车充电机的桥臂电流方向信号,当所述的桥臂 电流方向信号显示电流流向子模块时,根据上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子 模块数进行充电操作以提升电容电压被;当所述的桥臂电流方向信号显示电流流出子模块 时,根据上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数进行放电操作以降低电容电 压。
[0046] 在本发明的优选实施方式中,所述的DSP确定出上桥臂应投入的子模块数、下桥 臂应投入的子模块数包括:
[0047] 所述的DSP根据电动汽车充电机的直流母线间电压、交流系统参考相电压峰值、 环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压确定上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组 的瞬时功率;
[0048] 所述的DSP根据上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率以及换 流器交直流侧功率平衡关系确定环流直流分量;
[0049] 所述的DSP根据环流直流分量、子模块电容值、传统最近电平逼近调制策略中子 模块电容电压参考值、桥臂子模块数、上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时 功率确定上桥臂子模块电容电压的参考值、下桥臂子模块电容电压的参考值;
[0050] 所述的DSP根据最近电平逼近调制策略、上桥臂子模块电容电压的参考值、下桥 臂子模块电容电压的参考值、上桥臂电容器组两端的电压以及下桥臂电容器组两端的电压 确定上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数。
[0051] 在本发明的优选实施方式中,所述的DSP根据电动汽车充电机的直流母线间电 压、交流系统参考相电压峰值、环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压确定上桥臂电容器 组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率包括:
[0052] 所述的DSP根据所述的电动汽车充电机的直流母线间电压以及交流系统参考相 电压峰值确定电压调制比;
[0053] 所述的DSP根据电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效电阻和电抗 器上的电压、电压调制比结合基尔霍夫电压、电流定律确定上桥臂电压、上桥臂电流、下桥 臂电压、下桥臂电流;
[0054] 所述的DSP根据上述上桥臂电压、上桥臂电流、下桥臂电压、下桥臂电流、环流电 流、确定上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率。
[0055] 在本发明的优选实施方式中,所述的DSP根据环流直流分量、子模块电容值、传统 最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值、桥臂子模块数、上桥臂电容器组的瞬时 功率、下桥臂电容器组的瞬时功率确定上桥臂子模块电容电压的参考值、下桥臂子模块电 容电压的参考值包括:
[0056] 所述的DSP根据子模块电容值、传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参 考值以及桥臂子模块数确定传统最近电平逼近调制策略中的上桥臂所有电容器组的能量 参考值、下桥臂所有电容器组的能量参考值;
[0057] 所述的DSP根据环流直流分量、上桥臂所有电容器组的能量参考值、上桥臂电容 器组的瞬时功率、确定上桥臂电容器组的能量参考值;
[0058] 根据环流直流分量、下桥臂所有电容器组的能量参考值、下桥臂电容器组的瞬时 功率确定下桥臂电容器组的能量参考值;
[0059] 所述的DSP根据电动汽车充电机的子模块电容值以及桥臂子模块数确定整个桥 壁等效电容;
[0060] 所述的DSP根据上桥臂电容器组的能量参考值、下桥臂电容器组的能量参考值、 整个桥壁等效电容以及桥臂子模块数确定上桥臂子模块电容电压的参考值、下桥臂子模块 电容电压的参考值。
[0061] 在本发明的优选实施方式中,所述的DSP根据最近电平逼近调制策略、上桥臂子 模块电容电压的参考值、下桥臂子模块电容电压的参考值、上桥臂电容器组两端的电压以 及下桥臂电容器组两端的电压确定上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数通 过如下公式进行:
Figure CN105262330AD00101
[0064] 其中,round(X)表示取与X最接近的整数,Nu为上桥臂应投入的子模块数,N :为下 桥臂应投入的子模块数,UMU为上桥臂子模块电容电压的参考值,UMl为下桥臂子模块电容 电压的参考值,uau为上桥臂电容器组两端的电压,u al为下桥臂电容器组两端的电压
[0065] 本发明的有益效果在于,提供了一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法及系 统,不需要对三相环流进行二倍频负序旋转坐标变换,也不需要引入PI调节器,直接利用 瞬时功率平衡关系推导出三相上、下桥臂子模块电容电压参考值的表达式,进而通过最近 电平逼近调制策略控制子模块的投入与切除,使得各子模块电容电压的不均衡程度降低, 二次谐波环流得到有效抑制。
[0066] 为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例, 并配合所附图式,作详细说明如下。
附图说明
[0067] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0068] 图1为现有技术中模块化多电平换流器型电动汽车充电机的原理结构示意图;
[0069] 图2为模块化多电平换流器整流电路结构示意图;
[0070] 图3为模块化多电平换流器型电动汽车充电机的内部环流示意图;
[0071] 图4是本发明提供的一种抑制电动汽车充电机内部环流的系统的示意图;
[0072] 图5为本发明提供的具体实施例中门控接口电路板根据桥臂电流方向和电容电 压排序算法控制相应子模块的投入或切除的流程图;
[0073] 图6是本发明提供的一种抑制电动汽车充电机内部环流的系统中DSP的结构示意 图;
[0074] 图7是本发明提供的一种抑制电动汽车充电机内部环流的系统中瞬时功率确定 模块的结构示意图;
[0075] 图8是本发明提供的一种抑制电动汽车充电机内部环流的系统中电容电压参考 值确定模块的结构示意图;
[0076] 图9是本发明提供的一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法的流程图;
[0077] 图10是图9中的步骤S104的具体流程图;
[0078] 图11是图10中的步骤S201的具体流程图;
[0079] 图12是图10中的步骤S203的具体流程图。
具体实施方式
[0080] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。
[0081] 本发明针对现有技术中模块化多电平换流器型电动汽车充电机中,由于各子模块 电容器的分布式布置及其能量分配的不均衡,模块化多电平换流器内部存在一定的环流。 环流一方面会增加电动汽车充电机的损耗,使电动汽车充电机的发热量增加;另一方面使 得桥臂电流的畸变程度增加,从而提高对开关器件额定电流的要求,同时,环流使得线电 压、线电流的谐波总畸变率增大,降低配电网的电能质量。为了抑制模块化多电平换流器型 电动汽车充电机的内部环流。
[0082] 本发明提出了一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法及系统,该方案不需要对 三相环流进行二倍频负序旋转坐标变换,也不需要引入PI调节器,直接利用瞬时功率平衡 关系推导出三相上、下桥臂子模块电容电压参考值的表达式,进而通过最近电平逼近调制 策略和排序算法控制子模块的投入与切除,使得各子模块电容电压的不均衡程度降低,二 次谐波环流得到有效抑制。通过该环流抑制装置,可以抑制模块化多电平换流器型电动汽 车充电机的内部环流,减少电动汽车充电机的损耗及发热量;减小桥壁电流的畸变程度,降 低对开关器件额定电流的要求;减小交流侧线电压、线电流的谐波总畸变率,提高配电网的 电能质量。
[0083] 图4为本发明提出的一种抑制电动汽车充电机内部环流的系统的不意图,由图4 可知,所述的系统包括DSP100、门控接口电路板200以及电动汽车充电机300。
[0084] 所述的门控接口电路板200,用于采集并发送电动汽车充电机的直流母线间电压 Ud。、环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压11_、环流电流、交流系统参考相电压峰值 比、子模块电容值CMdup上桥臂电容器组两端的电压uau、下桥臂电容器组两端的电压u al以 及桥臂子模块数N;
[0085] 所述的DSP100,用于接收电动汽车充电机300的直流母线间电压Ud。、环流在桥臂 等效电阻和电抗器上的电压11_、环流电流、交流系统参考相电压峰值比、子模块电容值 Cncid&、上桥臂电容器组两端的电压uau、下桥臂电容器组两端的电压ual以及N,获取传统最 近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值U"f,确定出上桥臂应投入的子模块数Nu、下 桥臂应投入的子模块数N1;
[0086] 所述的门控接口电路板100,还用于接收所述的上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥 臂应投入的子模块数K,采集电动汽车充电机的桥臂电流方向信号,当所述的桥臂电流方 向信号显示电流流向子模块时,根据上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应投入的子模块 数&进行充电操作以提升电容电压被;当所述的桥臂电流方向信号显示电流流出子模块 时,根据上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应投入的子模块数&进行放电操作以降低电 容电压。
[0087] 模块化多电平换流器型电动汽车充电机的内部环流示意图如图3所示,以图3中 a相为例,Ud。为直流母线间电压,i au、ial分别为上、下桥臂电流,C au、Cal分别为上、下桥臂电 容器组的等效电容,uau、ual分别为上、下桥臂电容器组两端的电压,u a、ia分别为负载电压、 电流,在单个桥臂中,无论子模块处于投入还是切除状态,且不管桥臂电流方向如何,该子 模块内都有一个电力电子器件处于导通状态串联在桥臂中,电力电子器件导通时可以等效 为一阻值很低的电阻,无论电流方向如何,假设这些通态等效电阻相同,则串联于桥臂中所 有通态电力电子器件的电阻之和不变,计及桥臂电抗器的内阻,图3中R为串联于桥臂中所 有通态电力电子器件的电阻及桥臂电抗器内阻之和,L为桥臂电抗器的电感,i_、u_分别 为流经a相的环流及其在桥臂等效电阻和电抗器上的电压。
[0088] 图6是本发明提供的一种抑制电动汽车充电机内部环流的系统中DSP的结构示意 图,由图6可知,所述的DSP100包括:
[0089] 接收模块101,用于接收电动汽车充电机的直流母线间电压仏。、环流在桥臂等 效电阻和电抗器上的电压11_、环流电流、交流系统参考相电压峰值比、子模块电容值 Cncid&、上桥臂电容器组两端的电压uau、下桥臂电容器组两端的电压ual以及N ;
[0090] 获取模块102,用于获取传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值 Uref»
[0091] 瞬时功率确定模块103,用于根据所述电动汽车充电机的直流母线间电压Ud。、交 流系统参考相电压峰值比、环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压确定上桥臂电容器 组的瞬时功率pau、下桥臂电容器组的瞬时功率pal。
[0092] 图7是本发明提供的一种抑制电动汽车充电机内部环流的系统中瞬时功率确定 模块的结构示意图,由图7可知,所述的瞬时功率确定模块103包括:
[0093] 电压调制比确定单元1031,用于根据所述的电动汽车充电机的直流母线间电压 Ud。以及交流系统参考相电压峰值U "确定电压调制比p,即
Figure CN105262330AD00121
[0094] 电压电流确定单元1032,用于根据所述的电动汽车充电机的直流母线间电压Ud。、 环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压、电压调制比p结合基尔霍夫电压、电流定律确 定上桥臂电压uau、上桥臂电流iau、下桥臂电压ual、下桥臂电流i al。
[0095] 具体的,在模块化多电平换流器最近电平逼近调制策略中,一般设交流系统的输 出电压和电流参考值分别为:
Figure CN105262330AD00122
[0098] 其中,比、1"分别为交流系统参考相电压峰值的峰值、线电流的峰值,免为交流系统 负载的功率因数角,P为电压调制比。
[0099] 在图2中,根据基尔霍夫电压、电流定律可得
Figure CN105262330AD00131
[0104] 瞬时功率确定单元1033,用于根据上述上桥臂电压uau、上桥臂电流i au、下桥臂电 压ual、下桥臂电流ial、环流电流、确定上桥臂电容器组的瞬时功率pau、下桥臂电容器组 的瞬时功率Pal。
[0105] 环流电流id主要由直流分量和二次谐波分量组成,i &与i 茜足如下关系
Figure CN105262330AD00132
(7)
[0107] 为了抑制中的二次谐波分量,假设i _中只含有直流分量,8卩i _= I。,此时, 由于中只含有直流分量,式(7)简化为
Figure CN105262330AD00133
[0109] 上、下桥臂电容器组的瞬时功率分别为
Figure CN105262330AD00134
[0112] 将式⑶带入式(3)、(4),并将式(3)、(5)带入式(9),将式(4)、(6)带入式(10), 可得
Figure CN105262330AD00135
Figure CN105262330AD00141
[0116] 由图6可知,所述的DSP还包括:
[0117] 电流确定模块104,用于根据上桥臂电容器组的瞬时功率pau、下桥臂电容器组的 瞬时功率Pal以及换流器交直流侧功率平衡关系
Figure CN105262330AD00142
确定环流直流 分量Ic〇
[0118] 式(11)、(12)中,pau、pal分别表示三相解耦二次谐波环流抑制算法中上、下桥臂 所有电容器组的瞬时功率,
Figure CN105262330AD00143
i表示考虑换流器内部损耗时功率从 直流侧到交流侧的传递过程,根据换流器交直流侧功率平衡关系,可得
Figure CN105262330AD00144
[0120] 由式(13)可解得
Figure CN105262330AD00145
[0122] 电容电压参考值确定模块105,用于根据整个桥壁等效电容、子模块电容值CMdulp 传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值Uraf、桥臂子模块数、上桥臂电容器组 的瞬时功率Pau、下桥臂电容器组的瞬时功率Pal确定上桥臂子模块电容电压的参考值U MU、 下桥臂子模块电容电压的参考值UMl。图8是本发明提供的一种抑制电动汽车充电机内部 环流的系统中电容电压参考值确定模块的结构示意图,由图8可知,所述的电容电压参考 值确定模块105具体包括:
[0123] 第一能量参考值确定单元1051,用于根据子模块电容值CMdulp传统最近电平逼近 调制策略中子模块电容电压参考值Uraf以及桥臂子模块数确定传统最近电平逼近调制策略 中的上桥臂所有电容器组的能量参考值WMU。、下桥臂所有电容器组的能量参考值WMl。;
[0124] Wrau(]、WMl。为积分常数,分别表示传统最近电平逼近调制策略中上、下桥臂所有电 容器组的能量参考值,可由下式计算
Figure CN105262330AD00146
[0126] 式(17)中,匕&为子模块的电容值,Uraf为传统最近电平逼近调制策略中子模块 电容电压的参考值。
[0127] 第二能量参考值确定单元1052,用于根据整个桥壁等效电容I。、上桥臂所有电容 器组的能量参考值WMU。、上桥臂电容器组的瞬时功率pau、确定上桥臂电容器组的能量参考 值 Wrau;
[0128] 对式(11)积分可得上桥臂电容器组的能量参考值为
Figure CN105262330AD00151
[0130] 式(15)中,WMU表示三相解耦二次谐波环流抑制算法中上桥臂所有电容器组的能 量参考值。
[0131] 第三能量参考值确定单元1053,用于根据I。、下桥臂所有电容器组的能量参考值 Wral。、下桥臂电容器组的瞬时功率pal确定下桥臂电容器组的能量参考值W ral;
[0132] 对式(12)积分可得上、下桥臂电容器组的能量参考值为
Figure CN105262330AD00152
[0134] 式(16)中,WMl表示三相解耦二次谐波环流抑制算法中下桥臂所有电容器组的能 量参考值。
[0135] 整个桥壁等效电容确定单元1054,用于根据电动汽车充电机的子模块电容值 Cncid&以及桥臂子模块数N确定整个桥壁等效电容C _。具体的,
Figure CN105262330AD00153
[0136] 电容电压参考值确定单元1055,用于根据上桥臂电容器组的能量参考值WMU、下桥 臂电容器组的能量参考值WMl、Ca"以及桥臂子模块数N确定上桥臂子模块电容电压的参考 值UMU、下桥臂子模块电容电压的参考值UMl。
[0137] 求得WMU和Wral后,根据
Figure CN105262330AD00154
可分别求出上、下桥臂子模块电容电压的参考 值 Urau、Ural。
[0138] 值得指出的是,本发明中三相控制系统相对独立,采用同样的思路可分别推导得 出三相上、下桥臂子模块电容电压的参考值,文中不再赘述。
[0139] 由图6可知,所述的DSP还包括:
[0140] 子模块数确定模块106,用于根据最近电平逼近调制策略、上桥臂子模块电容电压 的参考值UMU、下桥臂子模块电容电压的参考值UMl、上桥臂电容器组两端的电压uau以及下 桥臂电容器组两端的电压1131确定上桥臂应投入的子模块数N u、下桥臂应投入的子模块数 N1〇
[0141] 具体的,根据最近电平逼近调制策略,可求得上、下桥臂应投入的子模块数:
Figure CN105262330AD00155
[0144] 其中,round(X)表示取与X最接近的整数。
[0145] 求得Nu、&后,门控接口电路板便可根据桥臂电流方向和电容电压排序算法控制 相应子模块的投入或切除,在具体的实施方式中,诸如采用如图5所示的方式,其中,"d/ n"(d表示分子,η表示分母)表示除法运算。
[0146] 在本发明中,通过交直流侧功率平衡关系计算得出的子模块电容电压参考值在传 统的参考值附近呈周期性波动,同时,上、下桥臂的调制波电压中减去了整个桥壁等效电容 I。在桥臂等效电阻上的压降u _,电容电压的不平衡程度降低,二次谐波环流得到有效的 抑制,本发明仅在传统最近电平逼近调制策略的基础上增加了桥臂电容电压参考值计算单 元,不涉及坐标变换和ΡΙ调节,控制相对简单。
[0147] 如上所述,即为本发明提供的一种抑制电动汽车充电机内部环流的系统,由门控 接口电路板采集电动汽车充电机各个桥臂的子模块电容电压,由DSP确定出上桥臂应投入 的子模块数Nu、下桥臂应投入的子模块数&,最终由门控接口电路板根据桥臂电流方向信 号以及上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应投入的子模块数&进行充放电操作,以提升 或降低电容电压,使各个子模块电容电压保持均衡。
[0148] 为了抑制模块化多电平换流器型电动汽车充电机的内部环流,本发明还提出了一 种抑制电动汽车充电机内部环流的方法,该方法不需要对三相环流进行二倍频负序旋转坐 标变换,也不需要引入PI调节器,直接利用瞬时功率平衡关系推导出三相上、下桥臂子模 块电容电压参考值的表达式,进而通过最近电平逼近调制策略和排序算法控制子模块的投 入与切除,使得各子模块电容电压的不均衡程度降低,二次谐波环流得到有效抑制。
[0149] 该项发明的技术目标和技术特点是:
[0150] (1)通过该环流抑制装置,可以抑制模块化多电平换流器型电动汽车充电机的内 部环流,减少电动汽车充电机的损耗及发热量。
[0151] (2)通过该环流抑制装置,减小桥壁电流的畸变程度,降低对开关器件额定电流的 要求。
[0152] (3)通过该环流抑制装置,减小交流侧线电压、线电流的谐波总畸变率,提高配电 网的电能质量。
[0153] 图9是本发明提供的一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法的流程图,由图9 可知,所述的方法包括:
[0154] S101 :门控接口电路板采集并发送电动汽车充电机的直流母线间电压Ud。、环流在 桥臂等效电阻和电抗器上的电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值比、子模块电 容值上桥臂电容器组两端的电压uau、下桥臂电容器组两端的电压ual以及桥臂子模 块数;
[0155] S102 :DSP接收电动汽车充电机的直流母线间电压Ud。、环流在桥臂等效电阻和电 抗器上的电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值比、子模块电容值CMdule、上桥臂 电容器组两端的电压uau、下桥臂电容器组两端的电压ual以及N ;
[0156] S103 :所述的DSP获取传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值Uraf;
[0157] S104 :所述的DSP确定出上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应投入的子模块数 N1;
[0158] S105:所述的DSP发送确定出的上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应投入的子 模块数N1;
[0159] S106:所述的门控接口电路板接收所述的上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应 投入的子模块数N1;
[0160] S107 :所述的门控接口电路板采集电动汽车充电机的桥臂电流方向信号,当所述 的桥臂电流方向信号显示电流流向子模块时,根据上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应 投入的子模块数&进行充电操作以提升电容电压被;当所述的桥臂电流方向信号显示电流 流出子模块时,根据上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应投入的子模块数&进行放电操 作以降低电容电压。
[0161] 图10是图9中的步骤S104的具体流程图,由图10可知,所述的DSP确定出上桥 臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应投入的子模块数&包括:
[0162] S201 :所述的DSP根据电动汽车充电机的直流母线间电压Ud。、交流系统参考相 电压峰值比、环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压确定上桥臂电容器组的瞬时功率 Pau、下桥臂电容器组的瞬时功率Pal;
[0163] S202 :所述的DSP根据上桥臂电容器组的瞬时功率pau、下桥臂电容器组的瞬时功 率pal以及换流器交直流侧功率平衡关系
Figure CN105262330AD00171
确定I。;
[0164] S203 :所述的DSP根据I。、子模块电容值CMdule、传统最近电平逼近调制策略中子模 块电容电压参考值Uraf、N、上桥臂电容器组的瞬时功率pau、下桥臂电容器组的瞬时功率p ai 确定上桥臂子模块电容电压的参考值UMU、下桥臂子模块电容电压的参考值UMl;
[0165] S204 :所述的DSP根据最近电平逼近调制策略、上桥臂子模块电容电压的参考值 Urau、下桥臂子模块电容电压的参考值UMl、上桥臂电容器组两端的电压uau以及下桥臂电容 器组两端的电压1131确定上桥臂应投入的子模块数Nu、下桥臂应投入的子模块数PV
[0166] 图11是图10中的步骤S201的具体流程图,由图11可知,所述的DSP根据电动汽 车充电机的直流母线间电压Ud。、交流系统参考相电压峰值比、环流在桥臂等效电阻和电抗 器上的电压确定上桥臂电容器组的瞬时功率p au、下桥臂电容器组的瞬时功率pal包括:
[0167] S301 :所述的DSP根据所述的电动汽车充电机的直流母线间电压Ud。以及交流系统 参考相电压峰值UJI定电压调制比p ;
[0168] S302 :所述的DSP根据电动汽车充电机的直流母线间电压Ud。、环流在桥臂等效电 阻和电抗器上的电压、电压调制比p结合基尔霍夫电压、电流定律确定上桥臂:电压uau、 上桥臂电流iau、下桥臂电压ual、下桥臂电流ial;
[0169] S303 :所述的DSP根据上述上桥臂电压uau、上桥臂电流iau、下桥臂电压ual、下桥 臂电流ial、环流电流im、确定上桥臂电容器组的瞬时功率pau、下桥臂电容器组的瞬时功率 Pal 0
[0170] 图12是图10中的步骤S203的具体流程图,由图12可知,所述的DSP根据I。、子 模块电容值(;。,&、传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值Uraf、N、上桥臂电 容器组的瞬时功率pau、下桥臂电容器组的瞬时功率pal确定上桥臂子模块电容电压的参考 值UMU、下桥臂子模块电容电压的参考值UMl包括:
[0171] S401 :所述的DSP根据子模块电容值、传统最近电平逼近调制策略中子模块 电容电压参考值U"f以及N确定传统最近电平逼近调制策略中的上桥臂所有电容器组的能 量参考值WMU。、下桥臂所有电容器组的能量参考值WMl。;
[0172] S402 :所述的DSP根据I。、上桥臂所有电容器组的能量参考值Wrau。、上桥臂电容器 组的瞬时功率Pau、确定上桥臂电容器组的能量参考值wrau;
[0173] S403 :根据I。、下桥臂所有电容器组的能量参考值WMl。、下桥臂电容器组的瞬时功 率pal确定下桥臂电容器组的能量参考值W Ml;
[0174] S404 :所述的DSP根据电动汽车充电机的子模块电容值CMdule以及N确定C a";
[0175] S405 :所述的DSP根据上桥臂电容器组的能量参考值WMU、下桥臂电容器组的能量 参考值Wm、。以及N确定上桥臂子模块电容电压的参考值UMU、下桥臂子模块电容电压的 参考值UMl。
[0176] 所述的DSP根据最近电平逼近调制策略、上桥臂子模块电容电压的参考值Urau、下 桥臂子模块电容电压的参考值Ural、上桥臂电容器组两端的电压uau以及下桥臂电容器组两 端的电压1131确定上桥臂应投入的子模块数N u、下桥臂应投入的子模块数&通过如下公式 进行:
Figure CN105262330AD00181
[0179] 其中,round(X)表示取与X最接近的整数。
[0180] 下面结合具体的实施例,详细介绍本发明的技术方案。模块化多电平换流器型电 动汽车充电机内部环流抑制方案的控制及数据处理由DSP芯片完成,数据和控制信号的传 递由门控接口电路板完成。具体实施方式如下:
[0181] (1)确定模块化多电平换流器直流侧和交流侧的电压等级,进而确定上、下桥臂的 瞬时电压。
[0182] (2)确定子模块个数桥臂子模块数,确定子模块电容电压参考值。
[0183] (3)根据图9所示流程确定出上、下桥臂分别应投入的子模块个数。
[0184] (4)由门控接口电路板采集各个桥臂的子模块电容电压,利用冒泡法对子模块电 容电压进行排序。
[0185] (5)由门控接口电路板采集桥臂电流方向信号,当电流流向子模块时,根据步骤 (3)算出的应该投入的子模块个数,选通电容电压较低的相应子模块组对其充电,使得电容 电压被提升;当电流流出子模块时,选通电容电压较高的相应子模块组对其放电,使得电容 电压降低,该方法可以使各个子模块电容电压保持均衡,可按照图5所示的流程进行。
[0186] (6)发出IGBT触发信号,控制相应IGBT开通或关断,使得各个子模块的投入或切 除,使交流侧电压波形逼近正弦波,直流侧电压保持稳定。
[0187] 综上所述,本发明提供了一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法及系统,不需 要对三相环流进行二倍频负序旋转坐标变换,也不需要引入PI调节器,直接利用瞬时功率 平衡关系推导出三相上、下桥臂子模块电容电压参考值的表达式,进而通过最近电平逼近 调制策略控制子模块的投入与切除,使得各子模块电容电压的不均衡程度降低,二次谐波 环流得到有效抑制。
[0188] 本发明的有益效果在于:模块化多电平换流器型电动汽车充电机中,由于各子模 块电容器的分布式布置及其能量分配的不均衡,模块化多电平换流器内部存在一定的环 流。环流一方面会增加电动汽车充电机的损耗,使电动汽车充电机的发热量增加;另一方面 使得桥臂电流的畸变程度增加,从而提高对开关器件额定电流的要求,同时,环流使得线电 压、线电流的谐波总畸变率增大,降低配电网的电能质量。为了抑制模块化多电平换流器型 电动汽车充电机的内部环流,本发明提出了一种抑制电动汽车充电机内部环流的方法及装 置,该方法不需要对三相环流进行二倍频负序旋转坐标变换,也不需要引入PI调节器,直 接利用瞬时功率平衡关系推导出三相上、下桥臂子模块电容电压参考值的表达式,进而通 过最近电平逼近调制策略和排序算法控制子模块的投入与切除,使得各子模块电容电压的 不均衡程度降低,二次谐波环流得到有效抑制。通过该环流抑制装置,可以抑制模块化多电 平换流器型电动汽车充电机的内部环流,减少电动汽车充电机的损耗及发热量;减小桥壁 电流的畸变程度,降低对开关器件额定电流的要求;减小交流侧线电压、线电流的谐波总畸 变率,提高配电网的电能质量。
[0189] 本发明的技术关键点和欲保护点是:
[0190] (1)模块化多电平换流器型电动汽车充电机的内部环流抑制方法及系统。
[0191] (2)门控接口电路板实现了数据和控制信号的转换与传递。
[0192] (3)对电容电压排序,根据排序结果对相应子模块充电或放电,可以实现电容电压 的均衡,使直流充电电压保持稳定。
[0193] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,可以通 过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质 中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
[0194] 本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软 件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的 应用,可以使用各种方法实现所述的功能,但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保 护的范围。
[0195] 本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员, 依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1. 一种抑制电动汽车充电机内部环流的系统,其特征是,所述的系统包括DSP、门控接 口电路板以及电动汽车充电机, 所述的门控接口电路板,用于采集并发送电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在 桥臂等效电阻和电抗器上的电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值、子模块电容值、上 桥臂电容器组两端的电压、下桥臂电容器组两端的电压以及桥臂子模块数; 所述的DSP,用于接收电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效电阻和电抗 器上的电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值、子模块电容值、上桥臂电容器组两端的 电压、下桥臂电容器组两端的电压以及桥臂子模块数,获取传统最近电平逼近调制策略中 子模块电容电压参考值,确定出上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数; 所述的门控接口电路板,还用于接收所述的上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入 的子模块数,采集电动汽车充电机的桥臂电流方向信号,当所述的桥臂电流方向信号显示 电流流向子模块时,根据上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数进行充电操 作以提升电容电压被;当所述的桥臂电流方向信号显示电流流出子模块时,根据上桥臂应 投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数进行放电操作以降低电容电压。
2. 根据权利要求1所述的系统,其特征是,所述的DSP包括: 接收模块,用于接收电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效电阻和电抗 器上的电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值、子模块电容值、上桥臂电容器组两端的 电压、下桥臂电容器组两端的电压以及桥臂子模块数; 获取模块,用于获取传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值; 瞬时功率确定模块,用于根据所述电动汽车充电机的直流母线间电压、交流系统参考 相电压峰值、环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压确定上桥臂电容器组的瞬时功率、下 桥臂电容器组的瞬时功率; 电流确定模块,用于根据上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率以 及换流器交直流侧功率平衡关系确定环流直流分量; 电容电压参考值确定模块,用于根据环流直流分量、子模块电容值、传统最近电平逼 近调制策略中子模块电容电压参考值、桥臂子模块数、上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂 电容器组的瞬时功率确定上桥臂子模块电容电压的参考值、下桥臂子模块电容电压的参考 值; 子模块数确定模块,用于根据最近电平逼近调制策略、上桥臂子模块电容电压的参考 值、下桥臂子模块电容电压的参考值、上桥臂电容器组两端的电压以及下桥臂电容器组两 端的电压确定上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数。
3. 根据权利要求2所述的系统,其特征是,所述的瞬时功率确定模块包括: 电压调制比确定单元,用于根据所述的电动汽车充电机的直流母线间电压以及交流系 统参考相电压峰值确定电压调制比; 电压电流确定单元,用于根据所述的电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂 等效电阻和电抗器上的电压、电压调制比结合基尔霍夫电压、电流定律确定上桥臂电压、上 桥臂电流、下桥臂电压、下桥臂电流; 瞬时功率确定单元,用于根据上述上桥臂电压、上桥臂电流、下桥臂电压、下桥臂电流、 环流电流、确定上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率。
4. 根据权利要求3所述的系统,其特征是,所述的电容电压参考值确定模块包括: 第一能量参考值确定单元,用于根据子模块电容值、传统最近电平逼近调制策略中子 模块电容电压参考值以及桥臂子模块数确定传统最近电平逼近调制策略中的上桥臂所有 电容器组的能量参考值、下桥臂所有电容器组的能量参考值; 第二能量参考值确定单元,用于根据环流直流分量、上桥臂所有电容器组的能量参考 值、上桥臂电容器组的瞬时功率、确定上桥臂电容器组的能量参考值; 第三能量参考值确定单元,用于根据环流直流分量、下桥臂所有电容器组的能量参考 值、下桥臂电容器组的瞬时功率确定下桥臂电容器组的能量参考值; 整个桥壁等效电容确定单元,用于根据电动汽车充电机的子模块电容值以及桥臂子模 块数确定整个桥壁等效电容; 电容电压参考值确定单元,用于根据上桥臂电容器组的能量参考值、下桥臂电容器组 的能量参考值、整个桥壁等效电容以及桥臂子模块数确定上桥臂子模块电容电压的参考 值、下桥臂子模块电容电压的参考值。
5. 根据权利要求4所述的系统,其特征是,所述的子模块数确定模块通过如下公式进 行: Nu=round(uau/Urau) Nj=round(ual/Ural) 其中,round(x)表示取与x最接近的整数,Nu为上桥臂应投入的子模块数,N下桥臂 应投入的子模块数,UMU为上桥臂子模块电容电压的参考值,UMl为下桥臂子模块电容电压 的参考值,uau为上桥臂电容器组两端的电压,ual为下桥臂电容器组两端的电压。
6. -种抑制电动汽车充电机内部环流的方法,其特征是,所述的方法包括: 门控接口电路板采集并发送电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效电阻 和电抗器上的电压、环流电流、交流系统参考相电压峰值、子模块电容值、上桥臂电容器组 两端的电压、下桥臂电容器组两端的电压以及桥臂子模块数; DSP接收电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压、 环流电流、交流系统参考相电压峰值、子模块电容值、上桥臂电容器组两端的电压、下桥臂 电容器组两端的电压以及桥臂子模块数; 所述的DSP获取传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值; 所述的DSP确定出上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数; 所述的DSP发送确定出的上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数; 所述的门控接口电路板接收所述的上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块 数; 所述的门控接口电路板采集电动汽车充电机的桥臂电流方向信号,当所述的桥臂电流 方向信号显示电流流向子模块时,根据上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块 数进行充电操作以提升电容电压被;当所述的桥臂电流方向信号显示电流流出子模块时, 根据上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数进行放电操作以降低电容电压。
7. 根据权利要求6所述的方法,其特征是,所述的DSP确定出上桥臂应投入的子模块 数、下桥臂应投入的子模块数包括: 所述的DSP根据电动汽车充电机的直流母线间电压、交流系统参考相电压峰值、环流 在桥臂等效电阻和电抗器上的电压确定上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬 时功率; 所述的DSP根据上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率以及换流器 交直流侧功率平衡关系确定环流直流分量; 所述的DSP根据环流直流分量、子模块电容值、传统最近电平逼近调制策略中子模块 电容电压参考值、桥臂子模块数、上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率 确定上桥臂子模块电容电压的参考值、下桥臂子模块电容电压的参考值; 所述的DSP根据最近电平逼近调制策略、上桥臂子模块电容电压的参考值、下桥臂子 模块电容电压的参考值、上桥臂电容器组两端的电压以及下桥臂电容器组两端的电压确定 上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模块数。
8. 根据权利要求7所述的方法,其特征是,所述的DSP根据电动汽车充电机的直流母线 间电压、交流系统参考相电压峰值、环流在桥臂等效电阻和电抗器上的电压确定上桥臂电 容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率包括: 所述的DSP根据所述的电动汽车充电机的直流母线间电压以及交流系统参考相电压 峰值确定电压调制比; 所述的DSP根据电动汽车充电机的直流母线间电压、环流在桥臂等效电阻和电抗器上 的电压、电压调制比结合基尔霍夫电压、电流定律确定上桥臂电压、上桥臂电流、下桥臂电 压、下桥臂电流; 所述的DSP根据上述上桥臂电压、上桥臂电流、下桥臂电压、下桥臂电流、环流电流、确 定上桥臂电容器组的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率。
9. 根据权利要求8所述的方法,其特征是,所述的DSP根据环流直流分量、子模块电容 值、传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值、桥臂子模块数、上桥臂电容器组 的瞬时功率、下桥臂电容器组的瞬时功率确定上桥臂子模块电容电压的参考值、下桥臂子 模块电容电压的参考值包括: 所述的DSP根据子模块电容值、传统最近电平逼近调制策略中子模块电容电压参考值 以及桥臂子模块数确定传统最近电平逼近调制策略中的上桥臂所有电容器组的能量参考 值、下桥臂所有电容器组的能量参考值; 所述的DSP根据环流直流分量、上桥臂所有电容器组的能量参考值、上桥臂电容器组 的瞬时功率、确定上桥臂电容器组的能量参考值; 根据环流直流分量、下桥臂所有电容器组的能量参考值、下桥臂电容器组的瞬时功率 确定下桥臂电容器组的能量参考值; 所述的DSP根据电动汽车充电机的子模块电容值以及桥臂子模块数确定整个桥壁等 效电容; 所述的DSP根据上桥臂电容器组的能量参考值、下桥臂电容器组的能量参考值、整个 桥壁等效电容以及桥臂子模块数确定上桥臂子模块电容电压的参考值、下桥臂子模块电容 电压的参考值。
10. 根据权利要求9所述的方法,其特征是,所述的DSP根据最近电平逼近调制策略、上 桥臂子模块电容电压的参考值、下桥臂子模块电容电压的参考值、上桥臂电容器组两端的 电压以及下桥臂电容器组两端的电压确定上桥臂应投入的子模块数、下桥臂应投入的子模 块数通过如下公式进行: Nu=round(uau/Urau) Nj=round(ual/Ural) 其中,round(x)表示取与x最接近的整数,Nu为上桥臂应投入的子模块数,N 下桥臂 应投入的子模块数,UMU为上桥臂子模块电容电压的参考值,UMl为下桥臂子模块电容电压 的参考值,uau为上桥臂电容器组两端的电压,ual为下桥臂电容器组两端的电压。
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