CN107276378B - 预先充电控制方法 - Google Patents

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Abstract

本案为一种预先充电控制方法，该方法包含步骤：(a)控制限流电阻模块接入，将交流电源的电流进行限流，再输出电流；(b)控制第二电容模块旁路，使电流先对第一电容模块进行充电；(c)于第一电容模块充电至第三预设电压值时，控制第二电容模块接入，使电流同时对第一电容模块和第二电容模块进行充电；(d)于第二电容模块充电至第四预设电压值时，或于第一电容模块充电至第一预设电压值时，控制第一电容模块旁路，使电流对第二电容模块充电；以及(e)于第二电容模块充电至第二预设电压值时，控制第一电容模块接入，且控制限流电阻模块旁路。该控制方法可以避免混合多电平功率变换器通电时过大的冲击电流损坏第一电容模块和第二电容模块，有利于后续闭环控制的实现。

Description

预先充电控制方法
技术领域
本案涉及一预先充电控制方法，特别涉及一种应用于混合多电平功率变换器的预先充电控制方法。
背景技术
3电平变换器及H桥模块级联所构成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。为避免通电时过大的冲击电流损坏3电平变换器及H桥模块或对直流母线电容造成损伤，通常在混合拓扑功率变换器运行之前，会先对系统的直流母线电容进行预充电。
对于传统仅采用H桥模块级联拓扑的静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)，传统预充电方法是通过电网串联限流电阻来进行预充电，其主要通过闭合主断路器，利用电网电压通过限流电阻为H桥模块的直流母线电容进行充电。
然而对于采用3电平变换器与H桥模块相结合的混合拓扑变换器来说，在使用通过电网串联限流电阻来进行预充电的传统预充电方法时，由于3电平变换器与H桥模块的直流母线电容通常取不同值，而不同的直流母线电容的充电速度不同，因此很难控制预充电结束后两者直流母线的电压值，不利于后续闭环控制的实现。
此外，另一种传统预充电方法，针对3电平变换器与H桥模块的每个直流母线电容分别加设预充电装置以进行预先充电，这样虽然减少了预充电电阻和软起接触器的设置，且能对预充电后直流母线电容电压进行较好的控制，但此方法需要对每个电容模组加设预充电装置，用以对电容模组预先充电，该方法使混合拓扑功率变换器的控制变得相对复杂。
因此，如何发展一种克服上述缺点的混合多电平功率变换器的预先充电控制方法，实为目前迫切的需求。
发明内容
本案的目的在于提供一种应用于混合多电平功率变换器的预先充电控制方法，其可以控制预充电结束后两者直流母线的电压值，有利于后续闭环控制的实现。此外，本案无需针对每个电容模块加设预充电装置来执行预充电。
为达上述目的，本发明的一较佳实施方式为提供一种预先充电控制方法，应用于混合多电平功率变换器，其中混合多电平功率变换器包含第一变换电路、第二变换电路以及限流电阻模块，第一变换电路包括3组H桥模块，每组H桥模块包括至少一个H桥电路，H桥电路包括第一电容模块，第二变换电路包括第二电容模块，其中3组H桥模块与第二变换电路电性连接，3组H桥模块经由限流电阻模块连接至交流电源。本案的预充电控制方法包含步骤：(a)控制限流电阻模块接入，将交流电源的电流进行限流，再输出电流；(b)控制第二电容模块旁路，使电流先对第一电容模块进行充电；(c)于第一电容模块充电至第三预设电压值时，控制第二电容模块接入，使电流同时对第一电容模块和第二电容模块进行充电；(d)于第二电容模块充电至第四预设电压值时，或于第一电容模块充电至第一预设电压值时，控制第一电容模块旁路，使电流对第二电容模块充电；以及(e)于第二电容模块充电至第二预设电压值时，控制第一电容模块接入，且控制限流电阻模块旁路。
本发明的另一实施方式为提供一种预先充电控制方法，应用于混合多电平功率变换器，其中混合多电平功率变换器包含第一变换电路、第二变换电路以及限流电阻模块，第一变换电路包括3组H桥模块，每组H桥模块包括至少一个H桥电路，H桥电路包括第一电容模块，第二变换电路包括第二电容模块，其中3组H桥模块与第二变换电路电性连接，3组H桥模块经由限流电阻模块连接至交流电源。本案的预充电控制方法包含步骤：(a)控制限流电阻模块接入，将交流源的电流进行限流，再输出电流；(b)控制第二电容模块旁路，使电流先对第一电容模块进行充电；(c)于第一电容模块充电至第五预设电压值时，控制第二电容模块接入，使电流同时对第一电容模块和第二电容模块进行充电；(d)于第二电容模块充电至第六预设电压值时，或于第一电容模块充电至第七预设电压值时，控制第一电容模块间歇旁路，使电流对第一电容模块和第二电容模块进行充电；以及(e)于第二电容模块充电至第二预设电压值时，或于第一电容模块充电至第一预设电压值时，控制第一电容模块接入，且控制限流电阻模块旁路。
本发明的另一实施方式为提供一种预先充电控制方法，应用于混合多电平功率变换器，其中混合多电平功率变换器包含第一变换电路、第二变换电路以及限流电阻模块，第一变换电路包括3组H桥模块，每组H桥模块包括至少一个H桥电路，H桥电路包括第一电容模块，第二变换电路包括第二电容模块，其中3组H桥模块与第二变换电路电性连接，3组H桥模块经由限流电阻模块连接至交流电源。本案的预充电控制方法包含步骤：(a)控制限流电阻模块接入，将交流电源的电流进行限流，再输出该电流；(b)控制第一电容模块旁路，使电流先对第二电容模块进行充电；(c)于第二电容模块充电至第八预设电压值时，控制第一电容模块接入，使电流同时对第一电容模块和第二电容模块进行充电；(d)于第一电容模块充电至第九预设电压值时，或于第二电容模块充电至第二预设电压值时，控制第二电容模块旁路，使电流对第一电容模块充电；以及(e)于第一电容模块充电至第一预设电压值时，控制第二电容模块接入，且控制限流电阻模块旁路。
本发明的另一实施方式为提供一种预先充电控制方法，应用于一混合多电平功率变换器，其中混合多电平功率变换器包含第一变换电路、第二变换电路以及限流电阻模块，第一变换电路包括3组H桥模块，每组H桥模块包括至少一个H桥电路，H桥电路包括第一电容模块，第二变换电路包括第二电容模块，其中3组H桥模块与第二变换电路电性连接，3组H桥模块经由限流电阻模块连接至交流电源。本案的预充电控制方法包含步骤：(a)控制限流电阻模块接入，将交流电源的电流进行限流，再输出该电流；(b)控制第一电容模块间歇旁路，使电流对第一电容模块和第二电容模块进行充电；(c)于第二电容模块充电至第十预设电压值时，或于第一电容模块充电至第十一预设电压值时，控制第一电容模块接入，使电流对第一电容模块和第二电容模块继续充电；(d)于第一电容模块充电至第十二预设电压值时，或第二电容模块充电至第二预设电压值时，控制第二电容模块旁路，使电流对第一电容模块充电；以及(e)于第一电容模块充电至第一预设电压值时，控制第二电容模块接入，且控制限流电阻模块旁路。
基于上述技术方案可知，本案提供的技术方案的技术效果在于：
通过控制预先充电结束后2电平/3电平变换器的第二电容模块与H桥模块的第一电容模块上的直流母线的电压值，可避免混合多电平功率变换器通电瞬间过大的冲击电流损坏第一电容模块和第二电容模块，有利于后续闭环控制的实现。此外，无需额外对每个电容模组加设预充电装置来执行预先充电。
附图说明
图1为本案较佳实施例的一混合多电平功率变换器的电路图。
图2为图1所示的第二变换电路采用2电平变换器的电路图。
图3为图1所示的第二变换电路采用3电平变换器的电路图。
图4A为图1所示的限流电阻模块的第一示范例的电路图。
图4B为图1所示的限流电阻模块的第二示范例的电路图。
图5为一混合多电平功率变换器的负载为逆变器连接电动机的示意图。
图6为一混合多电平功率变换器的负载为逆变器连接电网的示意图。
图7为本案第一实施例的应用于混合多电平功率变换器的预先充电控制方法的流程图。
图8(a)和8(b)分别为本案第一实施例的第一电容模块和第二电容模块的预充电时序图。
图9为本案的混合多电平功率变换器于对应图8(a)和8(b)不同阶段时的开关信号时序图，其中第二变换电路为2电平变换器。
图10A、10B、10C及10D分别为本案的混合多电平功率变换器于对应图8(a)和8(b)及图9所示的阶段1、阶段2、阶段3及阶段4时的电流模态图。
图11为本案的混合多电平功率变换器于对应图8(a)和8(b)不同阶段时的开关信号时序图，其中第二变换电路为3电平变换器。
图12A、12B、12C及12D分别为本案的混合多电平功率变换器于对应图8(a)和8(b)及图11所示的阶段1、段2、阶段3及阶段4时的电流模态图。
图13为本案第二实施例的应用于混合多电平功率变换器的预先充电方法的流程图。
图14(a)和14(b)分别为本案第二实施例的第一电容模块和第二电容模块的预充电时序图。
图15为本案第三实施例的应用于混合多电平功率变换器的预先充电方法的流程图。
图16(a)和16(b)分别为本案第三实施例的第一电容模块和第二电容模块的预充电时序图。
图17为本案第四实施例的应用于混合多电平功率变换器的预先充电方法的流程图。
图18(a)和18(b)分别为本案第四实施例的第一电容模块和第二电容模块的预充电时序图。
图19为带自举电容的驱动电路示意图。
图20为本案的混合多电平功率变换器的另一示例性的开关信号时序图，其中第二变换电路为3电平变换器。
附图标记说明：
1：混合多电平功率变换器
11：第一变换电路
12：第二变换电路
13、13a、13b：限流电阻模块
14：交流电源
15：负载
19：驱动电路
111：第一电容模块
121：第二电容模块
131a：第一开关
132a：第二开关
133a：电阻单元
131b：第三开关
132b：第四开关
133b：电阻单元
Qa、Qb：2电平第一开关单元、2电平第二开关单元
Q1、Q2、Q3、Q4：3电平第一开关单元、3电平第二开关单元、3电平第三开关单元、3电平第四开关单元
H1、H2、H3、H4：H桥第一开关单元、H桥第二开关单元、H桥第三开关单元、H桥第四开关单元
51：逆变器
52：电动机
61：逆变器
62：电网
具体实施方式
体现本案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。应理解的是本案能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及附图在本质上当作的对其进行说明用，而非用于限制本案。
图1为本案较佳实施例的一混合多电平功率变换器的电路图，图2为图1所示的第二变换电路采用2电平变换器的电路图，图3为图1所示的第二变换电路采用3电平变换器的电路图，图4A为图1所示的限流电阻模块的第一示范例的电路图，以及图4B为图1所示的限流电阻模块的第二示范例的电路图。如图1所示，本案的预充电控制方法可应用于混合多电平功率变换器1，其包含一第一变换电路11、一第二变换电路12以及一限流电阻模块13。第一变换电路11包括3组H桥模块，每组H桥模块包括至少一个H桥电路，每个H桥电路包括一第一电容模块111以及与第一电容模块111并联连接的2个桥臂，其中每个桥臂包括具有H桥第一开关单元H1和H桥第三开关单元H3的上桥臂和具有H桥第二开关单元H2和H桥第四开关单元H4的下桥臂，其中H桥第一开关单元H1、H桥第二开关单元H2、H桥第三开关单元H3以及H桥第四开关单元H4每一者都包含一个或多个开关元件，当包含多个开关元件时，该些开关元件之间可以并联连接，也可以串联连接，或者串并联连接。于本实施例中，第一变换电路11的3组H桥模块与第二变换电路12的一端电性连接，且第一变换电路11的3组H桥模块亦与限流电阻模块13电性连接，并经由限流电阻模块13连接至一交流电源14。此外，第二变换电路12的另一端连接至一负载15。
第二变换电路12可为但不限于2电平变换器或3电平变换器，若第二变换电路12为2电平变换器，如图2所示，第二变换电路12会包括第二电容模块121以及与该第二电容模块121并联连接的3个桥臂，每个该桥臂包括具有2电平第一开关单元Qa的上桥臂和2电平第二开关单元Qb的下桥臂，其中2电平第一开关单元Qa和2电平第二开关单元Qb每一者都包含一个或多个开关元件，当包含多个开关元件时，该些开关元件之间可以并联连接，也可以串联连接，或者串并联连接。于本实施例中，第二电容模块121为单个电容所构成，可以由多个电容串联连接而成，或者多个电容并联连接而成，或者由多个电容串并联而成。若第二变换电路12为3电平变换器，如图3所示，第二变换电路12会包括第二电容模块121以及与该第二电容模块121并联连接的3个桥臂，每个该桥臂包括具有3电平第一开关单元Q1和3电平第二开关单元Q2的上桥臂和具有3电平第三开关单元Q3和3电平第四开关单元Q4的下桥臂，其中3电平第一开关单元Q1、3电平第二开关单元Q2、3电平第三开关单元Q3和3电平第四开关单元Q4每一者都包含一个或多个开关元件，当包含多个开关元件时，该些开关元件之间可以并联连接，也可以串联连接，或者串并联连接。
限流电阻模块13包括3路限流电路，且每路限流电路包括至少二开关以及一电阻单元。于一实施例中，如图4A所示，限流电阻模块13采用限流电阻模块13a的架构，且包括3路限流电路，其中每路限流电路包括第一开关131a，第二开关132a以及电阻单元133a，第二开关132a与电阻单元133a并联形成并联支路，且该并联支路与第一开关131a串联连接。于另一实施方式中，如图4B所示，限流电阻模块13采用限流电阻模块13b的架构，且包括3路限流电路，其中每路限流电路包括第三开关131b，第四开关132b以及电阻单元133b，第四开关132b与电阻单元133b串联形成串联支路，且第三开关131b与该串联支路并联连接。于本实施例中，电阻单元133a和133b可以是单个电阻，或者是多个电阻串联连接而成，或者是多个电阻并联连接而成，或者是多个电阻串并联而成。
图5为一混合多电平功率变换器的负载为逆变器连接电动机的示意图，以及图6为一混合多电平功率变换器的负载为逆变器连接电网的示意图。于一实施例中，如图1及图5所示，当交流电源14为一电网时，负载15可以是直流负载，也可以是逆变器51连接电动机52，此时混合多电平功率变换器1为一变频器。于另一实施例中，如图1及图6所示，当交流电源14为一发电机时，负载15可以是逆变器61连接电网62，此时混合多电平功率变换器1可以为一风力发电系统。于其他实施例中，图1所示的混合多电平功率变换器1也可以不接负载15，此时混合多电平功率变换器1为静止无功发生器。
请同时参阅图1、图7以及图8(a)和8(b)，其中图7为本案第一实施例的应用于混合多电平功率变换器的预先充电控制方法的流程图，以及图8(a)和8(b)为本案第一实施例的预充电时序图。本案的预先充电控制方法包含下列步骤。首先，执行步骤S1，控制限流电阻模块13接入，将交流电源14的电流进行限流，再输出电流。于一实施例中，当限流电阻模块13采用图4A所示的限流电阻模块13a的架构时，其限流的方法步骤为：控制每路限流电路的第一开关131a导通和第二开关132a断开，使电阻单元133a接入，且电流经由电阻单元133a进行限流。于另一实施例中，当限流电阻模块13采用图4B所示的限流电阻模块13b的架构时，其限流的方法步骤为：控制每路限流电路的第四开关132b导通和第三开关131b断开，使电阻单元133b接入，且电流经由电阻单元133b进行限流。
接着，执行步骤S2，控制第二电容模块121旁路，使电流先对第一电容模块111进行充电。于一实施例中，当第二变换电路12为2电平变换器时，控制第二电容模块121旁路的方法步骤为：控制第二变换电路12的3个桥臂上的该些2电平第一开关单元Qa同时导通，或该些2电平第二开关单元Qb同时导通，或该些2电平第一开关单元Qa和该些2电平第二开关单元Qb交替导通，使第二电容模块121旁路，而使电流先对第一电容模块111进行充电。于本实施例中，第二变换电路12的该些2电平第一开关单元Qa同时导通，也就是，第二变换电路12的每个桥臂的上桥臂的第一开关单元Qa同时导通，需要说明的是，在第二变换电路12的每个桥臂的上桥臂的第一开关单元Qa导通期间，第二变换电路12的每个桥臂的下桥臂的第二开关单元Qb处于关断状态。该些2电平第二开关单元Qb同时导通，也就是，第二变换电路12的每个桥臂的下桥臂的第二开关单元Qb同时导通，需要说明的是，在第二变换电路12的每个桥臂的下桥臂的第二开关单元Qb导通期间，第二变换电路12的每个桥臂的上桥臂的第一开关单元Qa处于关断状态。该些2电平第一开关单元Qa和该些2电平第二开关单元Qb交替导通，也就是，第二变换电路12的每个桥臂的上桥臂的第一开关单元Qa和第二变换电路12的每个桥臂的下桥臂的第二开关单元Qb交替导通，需要说明的是，第二变换电路12的每个桥臂的上桥臂的第一开关单元Qa导通一段时间后关断，第二变换电路12的每个桥臂的下桥臂的第二开关单元Qb导通，待第二开关单元Qb导通一段时间后关断，第一开关单元Qa接着导通，实现第一开关单元Qa和第二开关单元Qb交替导通，值得注意的是，第一开关单元Qa和第二开关单元Qb的导通顺序不限，且在第二变换电路12的每个桥臂的上桥臂的第一开关单元Qa导通期间，第二变换电路12的每个桥臂的下桥臂的第二开关单元Qb处于关断状态，在第二变换电路12的每个桥臂的下桥臂的第二开关单元Qb导通期间，第二变换电路12的每个桥臂的上桥臂的第一开关单元Qa处于关断状态。于另一实施例中，当第二变换电路12为3电平变换器时，控制第二电容模块121旁路的方法步骤为：控制第二变换电路12的3个桥臂的该些3电平第一开关单元Q1以及该些3电平第二开关单元Q2同时导通，或该些3电平第三开关单元Q3以及该些3电平第四开关单元Q4同时导通，或该些3电平第二开关单元Q2以及该些3电平第三开关单元Q3同时导通，或该些3电平第一开关单元Q1和该些3电平第二开关单元Q2的集合、该些3电平第三开关单元Q3和该些3电平第四开关单元Q4的集合以及3电平第二开关单元Q2和该些3电平第三开关单元Q3的集合之间任意组合交替导通，以使第二电容模块121旁路，而使电流先对一电容模块111进行充电，需要说明的是，该些3电平第一开关单元Q1和该些3电平第二开关单元Q2的集合是指该些3电平第一开关单元Q1和该些3电平第二开关单元Q2同时导通或同时关断，亦即，通断状态一致。于本实施例中，该些3电平第一开关单元Q1以及该些3电平第二开关单元Q2同时导通，也就是，第二变换电路12的每个桥臂的第一开关单元Q1和第二开关单元Q2均同时导通，需要说明的是，在第一开关单元Q1和第二开关单元Q2导通期间，第二变换电路12的每个桥臂的第三开关单元Q3和第四开关单元Q4均处于关断状态。该些3电平第三开关单元Q3以及该些3电平第四开关单元Q4同时导通，也就是，第二变换电路12的每个桥臂的第三开关单元Q3和第四开关单元Q4均同时导通，需要说明的是，第三开关单元Q3和第四开关单元Q4导通期间，第二变换电路12的每个桥臂的第一开关单元Q1和第二开关单元Q2均处于关断状态。该些3电平第二开关单元Q2以及该些3电平第三开关单元Q3导通，也就是，第二变换电路12的每个桥臂的第二开关单元Q2和第三开关单元Q3均同时导通，需要说明的是，第二变换电路12的每个桥臂的第二开关单元Q2和第三开关单元Q3导通期间，第二变换电路12的每个桥臂的第一开关单元Q1和第四开关单元Q4均处于关断状态。该些3电平第一开关单元Q1和该些3电平第二开关单元Q2的集合、该些3电平第三开关单元Q3和该些3电平第四开关单元Q4的集合以及该些3电平第二开关单元Q2和该些3电平第三开关单元Q3的集合任意组合交替导通，例如，可以上述两个集合之间组合，也可以上述三个集合之间相互组合，第二变换电路12的每个桥臂的第一开关单元Q1和第二开关单元Q2同时导通一段时间后关断，第二变换电路12的每个桥臂的第三开关单元Q3和第四开关单元Q4同时导通，待第三开关单元Q3和第四开关单元Q4导通一段时间后关断，第二变换电路12的每个桥臂的第二开关单元Q2和第三开关单元Q3同时导通，待第二开关单元Q2和第三开关单元Q3导通一段时间后关断，第二变换电路12的每个桥臂的第一开关单元Q1和第二开关单元Q2接着导通，从而实现交替导通。至于第二变换电路12的每个桥臂的第一开关单元Q1和第二开关单元Q2的集合，第三开关单元Q3和第四开关单元Q4的集合，以及第二开关单元Q2和第三开关单元Q3的集合的导通顺序和导通的时长不限，且当某些开关单元处于导通状态时，其他开关单元处于关断状态。
图8(a)和8(b)的阶段1为对应步骤S2所产生的预充电时序图，由图中可以得知，此时由于电流先对第一电容模块111进行充电(如图8(a)所示)，故第一电容模块111的电压持续上升，且由于第二电容模块121被旁路，故第二电容模块121的电压尚未产生变化(如图8(b)所示)。
然后，执行步骤S3，于第一电容模块111充电至第三预设电压值时，控制第二电容模块121接入，使电流同时对第一电容模块111和第二电容模块121进行充电。图8(a)和8(b)的阶段2为对应步骤S3所产生的预充电时序图，由图中可以得知，由于此时电流同时对第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111和第二电容模块121的电压皆提升(如图8(a)和8(b)所示)。
然后，执行步骤S4，于第二电容模块121充电至第四预设电压值时，或于第一电容模块111充电至第一预设电压值时，控制第一电容模块111旁路。其中控制第一电容模块111旁路的方法步骤为：控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1和该些H桥第三开关单元H3同时导通或控制该些H桥第二开关单元H2和该些H桥第四开关单元H4同时导通，此外，也可控制该些H桥第一开关单元H1和该些H桥第三开关单元H3的集合与该些H桥第二开关单元H2和该些H桥第四开关单元H4的集合交替导通，使第一电容模块111旁路。图8(a)和8(b)的阶段3为对应步骤S4所产生的预充电时序图，由图中可以得知，此时由于第一电容模块111被旁路，故第一电容模块111的电压不再提升(如图8(a)所示)，而第二电容模块121仍继续充电，故第二电容模块121的电压继续提升(如图8(b)所示)。
最后，执行步骤S5，于第二电容模块121充电至第二预设电压值时，控制第一电容模块111接入，且控制限流电阻模块13旁路。于一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4A所示的限流电阻模块13a的架构时，其控制限流电阻模块13a旁路的方法步骤为：控制每路限流电路的第二开关132a导通，此时第一开关131a仍处于导通状态，使电阻单元133a旁路。于另一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4B所示的限流电阻模块13b的架构时，其控制限流电阻模块13b旁路的方法步骤为：控制每路限流电路的第三开关131b导通，使电阻单元133b旁路。图8(a)和8(b)的阶段4为对应步骤S5所产生的预充电时序图，由图中可以得知，在此阶段，，如果第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍高于交流电源14电压，电流不会再给第一电容模块111和第二电容模块121充电，故第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压将不再提升；如果第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍低于交流电源14的电压时，电流会继续给第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压将会略有提升。
此外，于上述执行步骤S5之后，本案的预充电控制方法包括步骤S6，执行闭环控制，以控制第一电容模块111充电至第一额定电压值，第二电容模块121充电至第二额定电压值。于一实施例中，当第二变换电路12为2电平变换器时，其通过闭环控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1至H桥第四开关单元H4和第二变换电路12的该些2电平第一开关单元Qa及该些2电平第二开关单元Qb，可使第一电容模块111充电至第一额定电压值以及第二电容模块121充电至第二额定电压值。于另一实施例中，当第二变换电路12为3电平变换器时，其通过闭环控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1至H桥第四开关单元H4和第二变换电路12的该些3电平第一开关单元Q1至3电平第四开关单元Q4，俾使第一电容模块111充电至第一额定电压值以及第二电容模块121充电至第二额定电压值。图8(a)和8(b)的阶段5为对应步骤S6所产生的预充电时序图，由图中可以得知，通过闭环控制使第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压分别拉升至第一额定电压值与第二额定电压值。于本实施例中，闭环控制指的是第一变换电路11和第二变换电路12处于正常工作状态，以第二变换电路12为2电平变换器为例，第二变换电路12的3个桥臂其中之一的第一开关单元Qa导通，其他两个桥臂的第二开关Qb导通，以及第一变换电路11的第一开关单元H1和第四开关单元H4导通，此时混合多电平功率变换器处于正常工作状态。需要说明的是，以上例子只是2电平变换器工作于闭环控制下的一个状态，也可以有其他的工作状态，在此不再赘述。
图9为本案的混合多电平功率变换器于对应图8(a)和8(b)不同阶段时的开关信号时序图，其中第二变换电路为2电平变换器。图10A、10B、10C及10D分别为本案的混合多电平功率变换器于对应图8(a)和8(b)及图9所示的阶段1、阶段2、阶段3及阶段4时的电流模态图，图11为本案的混合多电平功率变换器于对应图8(a)和8(b)不同阶段时的开关信号时序图，其中第二变换电路为3电平变换器。图12A、12B、12C及12D分别为本案的混合多电平功率变换器于对应图8(a)和8(b)及图11所示的阶段1、段2、阶段3及阶段4时的电流模态图。
于一实施例中，请参阅图9所示的阶段1，其对应于图8(a)和8(b)所示的阶段1，于此阶段，2电平第一开关单元Qa导通，2电平第二开关单元Qb关断，该操作会致使电流流经2电平第一开关单元Qa而使第二电容模块121旁路，且H桥第一开关单元H1、H桥第二开关单元H2、H桥第三开关单元H3以及H桥第四开关单元H4皆关断，致使电流流经第一电容模块111并对其进行充电，其相对应的电流模态图如图10A所示。于另一实施例中，请参阅图11所示的阶段1，其对应于图8(a)和8(b)所示的阶段1，于此阶段，3电平第一开关单元Q1以及3电平第二开关单元Q2导通，3电平第三开关单元Q3以及3电平第四开关单元Q4关断，该操作会致使电流流经3电平第一开关单元Q1以及3电平第二开关单元Q2而使第二电容模块121旁路，且H桥第一开关单元H1、H桥第二开关单元H2、H桥第三开关单元H3以及H桥第四开关单元H4皆关断，致使电流流经第一电容模块111并对其进行充电，其相对应的电流模态图如图12A所示。
于一实施例中，请参阅图9所示的阶段2，其对应于图8(a)和8(b)所示的阶段2，于此阶段，2电平第一开关单元Qa及2电平第二开关单元Qb皆关断，该操作会致使电流流经第二电容模块121并对其进行充电，且H桥第一开关单元H1、H桥第二开关单元H2、H桥第三开关单元H3以及H桥第四开关单元H4皆关断，致使电流流经第一电容模块111并对其进行充电，其相对应的电流模态图如图10B所示。于另一实施例中，请参阅图11所示的阶段2，其对应于图8(a)和8(b)所示的阶段2，于此阶段，3电平第一开关单元Q1、3电平第二开关单元Q2、3电平第三开关单元Q3以及3电平第四开关单元Q4皆关断，该操作会致使电流流经第二电容模块121并对其进行充电，且H桥第一开关单元H1、H桥第二开关单元H2、H桥第三开关单元H3以及H桥第四开关单元H4皆关断，致使电流流经第一电容模块111并对其进行充电，其相对应的电流模态图如图12B所示。
于一实施例中，请参阅图9所示的阶段3，其对应于图8(a)和8(b)所示的阶段3，于此阶段，2电平第一开关单元Qa以及2电平第二开关单元Qb皆关断，该操作会致使电流流经第二电容模块121并对其进行充电，且H桥第一开关单元H1及H桥第三开关单元H3皆关断，H桥第二开关单元H2以及H桥第四开关单元H4皆导通，致使第一电容模块111旁路，其相对应的电流模态图如图10C所示。于另一实施例中，请参阅图11所示的阶段3，其对应于图8(a)和8(b)所示的阶段3，于此阶段，3电平第一开关单元Q1、3电平第二开关单元Q2、3电平第三开关单元Q3以及3电平第四开关单元Q4皆关断，该操作会致使电流流经第二电容模块121并对其进行充电，且H桥第一开关单元H1以及H桥第三开关单元H3皆关断、H桥第二开关单元H2以及H桥第四开关单元H4皆导通，致使第一电容模块111旁路，其相对应的电流模态图如图12C所示。
于一实施例中，请参阅图9所示的阶段4，其对应于图8(a)和8(b)所示的阶段4，于此阶段，2电平第一开关单元Qa以及2电平第二开关单元Qb皆关断，且H桥第一开关单元H1、第二开关单元H2、第三开关单元H3以及第四开关单元H4皆关断，若第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍低于交流电源14的电压时，该操作会致使电流流经第一电容模块111和第二电容模块121并对其进行充电，其相对应的电流模态图如图10D所示，若第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍高于交流电源14的电压时，该操作不会致使电流给第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压将不再提升。于另一实施例中，请参阅图11所示的阶段4，其对应于图8(a)和8(b)所示的阶段4，于此阶段，3电平第一开关单元Q1、3电平第二开关单元Q2、3电平第三开关单元Q3以及3电平第四开关单元Q4皆关断，且H桥第一开关单元H1、第二开关单元H2、第三开关单元H3以及第四开关单元H4皆关断，若第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍低于交流电源14的电压时，该操作会致使电流流经第一电容模块111和第二电容模块121并对其进行充电，其相对应的电流模态图如第12D图所示，若第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍高于交流电源14的电压时，该操作不会致使电流给第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压将不再提升。
请同时参阅图1、图13以及图14(a)和14(b)，其中图13为本案第二实施例的应用于混合多电平功率变换器的预先充电控制方法的流程图，以及图14(a)和14(b)为本案第二实施例的预充电时序图。如图13所示，本案的预先充电控制方法包含下列步骤。首先，执行步骤S1，控制限流电阻模块13接入，将交流电源14的电流进行限流，再输出电流。于一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4A所示的限流电阻模块13a的架构时，其限流的方法步骤为：控制每路限流电路的第一开关131a导通和第二开关132a断开，使电阻单元133a接入，且电流经由电阻单元133a进行限流。于另一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4B所示的限流电阻模块13b的架构时，其限流的方法步骤为：控制每路限流电路的第四开关132b导通和第三开关131b断开，使电阻单元133b接入，且电流经由电阻单元133b进行限流。
接着，执行步骤S2，控制第二电容模块121旁路，使电流先对第一电容模块111进行充电。于一实施例中，当第二变换电路12为2电平变换器时，控制第二电容模块121旁路的方法步骤为：控制第二变换电路12的3个桥臂的该些2电平第一开关单元Qa同时导通，或该些2电平第二开关单元Qb同时导通，或该些2电平第一开关单元Qa和该些2电平第二开关单元Qb交替导通，使第二电容模块121旁路，而使电流先对第一电容模块111进行充电。于另一实施例中，当第二变换电路12为3电平变换器时，控制第二电容模块121旁路的方法步骤为：控制第二变换电路12的3个桥臂的该些3电平第一开关单元Q1以及3电平第二开关单元Q2同时导通，或该些3电平第三开关单元Q3以及3电平第四开关单元Q4同时导通，或该些3电平第二开关单元Q2以及3电平第三开关单元Q3同时导通，或该些3电平第一开关单元Q1和3电平第二开关单元Q2的集合、该些3电平第三开关单元Q3和3电平第四开关单元Q4的集合以及3电平第二开关单元Q2和3电平第三开关单元Q3的集合之间任意组合交替导通，以使第二电容模块121旁路，而使电流先对第一电容模块111进行充电。图14(a)和14(b)所示的阶段1为对应步骤S2所产生的预充电时序图，由图中可以得知，此时由于电流先对第一电容模块111进行充电，故第一电容模块111的电压持续上升(如图14(a)所示)，且由于第二电容模块121被旁路，故第二电容模块121的电压尚未产生变化(如图14(b)所示)。
然后，执行步骤S3，于第一电容模块111充电至第五预设电压值时，控制第二电容模块121接入，此时，第一变换电路和第二变换电路中的开关单元皆处于关断状态，使电流同时对第一电容模块111和第二电容模块121进行充电。图14(a)和14(b)所示的阶段2为对应步骤S3所产生的预充电时序图，由图中可以得知，由于此时电流同时对第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111和第二电容模块121的电压皆提升(如图14(a)和14(b)所示)。
然后，执行步骤S4，于第二电容模块121充电至第六预设电压值时，或于第一电容模块111充电至第七预设电压值时，控制第一电容模块111间歇旁路，使电流对第一电容模块111和第二电容模块121继续充电，其中控制第一电容模块111间歇旁路的方法步骤为：控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1和该些H桥第三开关单元H3同时间歇导通或控制该些H桥第二开关单元H2和该些H桥第四开关单元H4同时间歇导通，此外，也可控制该些H桥第一开关单元H1和该些H桥第三开关单元H3的集合与该些H桥第二开关单元H2和该些H桥第四开关单元H4的集合交替间歇导通，使第一电容模块111间歇旁路。图14(a)和14(b)所示的阶段3为对应步骤S4所产生的预充电时序图，由图中可以得知，由于电流对第一电容模块111和第二电容模块121充电，故第一电容模块111和第二电容模块121的电压皆提升(如图14(a)和14(b)所示)，然而由于第一电容模块111通过间歇旁路而对第一电容模块111进行间断性充电，且经过阶段2，第一电容模块111的电压已经被充电到较高值，故第一电容模块111的电压提升幅度较小。
最后，执行步骤S5，于第二电容模块121充电至第二预设电压值时，或于第一电容模块111充电至第一预设电压值时，控制第一电容模块111接入，且控制限流电阻模块13旁路。于一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4A所示的限流电阻模块13a的架构时，其控制限流电阻模块13旁路的方法步骤为：控制每路限流电路的第二开关132a导通，此时第一开关131a仍处于导通状态，使电阻单元133a旁路。于另一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4B所示的限流电阻模块13b的架构时，其控制限流电阻模块13旁路的方法步骤为：控制每路限流电路的第三开关131b导通，使电阻单元133b旁路。图14(a)和14(b)所示的阶段4为对应步骤S5所产生的预充电时序图，在此阶段，如果第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍高于交流电源14的电压时，电流不会再给第一电容模块111和第二电容模块121充电，故第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压将不再提升；如果第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍低于交流电源14的电压时，电流会继续给第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压将会略有提升。
此外，于上述执行步骤S5之后，本案的预充电控制方法还包括步骤S6，执行闭环控制，以控制第一电容模块111充电至第一额定电压值，第二电容模块121充电至第二额定电压值。于一实施例中，当第二变换电路12为2电平变换器时，其通过闭环控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1至该些H桥第四开关单元H4和第二变换电路12的该些2电平第一开关单元Qa及该些2电平第二开关单元Qb而使第一电容模块111充电至第一额定电压值以及第二电容模块121充电至第二额定电压值。于另一实施例中，当第二变换电路12为3电平变换器时，其通过闭环控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1至H桥第四开关单元H4和第二变换电路12的该些3电平第一开关单元Q1至3电平第四开关单元Q4而使第一电容模块111充电至第一额定电压值以及第二电容模块121充电至第二额定电压值。图14(a)和14(b)所示的阶段5为对应步骤S6所产生的预充电时序图，由图中可以得知，通过闭环控制使第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压分别拉升至第一额定电压值与第二额定电压值。
请同时参阅图1、图15以及图16(a)和16(b)，其中图15为本案第三实施例的应用于混合多电平功率变换器的预先充电控制方法的流程图，以及图16(a)和16(b)为本案第三实施例的预充电时序图。如图15所示，本案的预先充电控制方法包含下列步骤。首先，执行步骤S1，控制限流电阻模块13接入，将交流电源14的电流进行限流，再输出电流。于一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4A所示的限流电阻模块13a的架构时，其限流的方法步骤为：控制每路限流电路的第一开关131a导通和第二开关132a断开，使电阻单元133a接入，且电流经由电阻单元133a进行限流。于另一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4B所示的限流电阻模块13b的架构时，其限流的方法步骤为：控制每路限流电路的第四开关132b导通和第三开关131b断开，使电阻单元133b接入，且电流经由电阻单元133b进行限流。
接着，执行步骤S2，控制第一电容模块111旁路，使电流先对第二电容模块121进行充电，其中控制第一电容模块111旁路的方法步骤为：控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1和H桥第三开关单元H3同时导通或控制该些H桥第二开关单元H2和H桥第四开关单元H4同时导通，此外，也可控制该些H桥第一开关单元H1和H桥第三开关单元H3的集合与该些H桥第二开关单元H2和H桥第四开关单元H4的集合交替导通，使第一电容模块111旁路。图16(a)和16(b)所示的阶段1为对应步骤S2所产生的预充电时序图，由图中可以得知，由于此时电流先对第二电容模块121进行充电并旁路第一电容模块111，因此，此时的第二电容模块121的电压持续上升(如图16(b)所示)，第一电容模块111的电压尚未产生变化(如图16(a)所示)。
然后，执行步骤S3，于第二电容模块121充电至第八预设电压值时，控制第一电容模块111接入，此时，第一变换电路和第二变换电路的开关单元皆处于关断状态，使电流同时对第一电容模块111和第二电容模块121进行充电。图16(a)和16(b)的阶段2为对应步骤S3所产生的预充电时序图，由图中可以得知，由于此时电流同时对第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111和第二电容模块121的电压皆提升(如图16(a)和16(b)所示)。
然后，执行步骤S4，于第一电容模块111充电至第九预设电压值时，或于第二电容模块121充电至第二预设电压值时，控制第二电容模块121旁路，使电流对第一电容模块111进行充电。于一实施例中，当第二变换电路12为2电平变换器时，控制第二电容模块121旁路的方法步骤为：控制第二变换电路12的3个桥臂的该些2电平第一开关单元Qa同时导通，或该些2电平第二开关单元Qb同时导通，或该些2电平第一开关单元Qa和该些2电平第二开关单元Qb交替导通，使第二电容模块121旁路，而使电流先对第一电容模块111进行充电。于另一实施例中，当第二变换电路12为3电平变换器时，控制第二电容模块121旁路的方法步骤为：控制第二变换电路12的3个桥臂的该些3电平第一开关单元Q1以及该些3电平第二开关单元Q2同时导通，或该些3电平第三开关单元Q3以及该些3电平第四开关单元Q4同时导通，或该些3电平第二开关单元Q2以及该些3电平第三开关单元Q3同时导通，或该些3电平第一开关单元Q1和该些3电平第二开关单元Q2的集合、该些3电平第三开关单元Q3和该些3电平第四开关单元Q4的集合以及3电平第二开关单元Q2和该些3电平第三开关单元Q3的集合三者任意组合交替导通，以使第二电容模块121旁路，而使电流先对第一电容模块111进行充电。图16(a)和16(b)所示的阶段3为对应步骤S4所产生的预充电时序图，由图中可以得知，此时由于电流对第一电容模块111进行充电，故第一电容模块111的电压持续上升(如图16(a)所示)，且由于第二电容模块121被旁路，故第二电容模块121的电压并未产生变化(如图16(b)所示)。
最后，执行步骤S5，于第一电容模块111充电至第一预设电压值时，控制第二电容模块121接入，且控制限流电阻模块13旁路。于一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4A所示的限流电阻模块13a的架构时，其控制限流电阻模块13旁路的方法步骤为：控制每路限流电路的第二开关132a导通，此时第一开关131a仍处于导通状态，使电阻单元133a旁路。于另一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4B所示的限流电阻模块13b的架构时，其控制限流电阻模块13旁路的方法步骤为：控制每路限流电路的第三开关131b导通，使电阻单元133b旁路。图16(a)和16(b)所示的阶段4为对应步骤S5所产生的预充电时序图，由图中可以得知，在此阶段，如果第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍高于交流电源14的电压时，电流不会再给第一电容模块111和第二电容模块121充电，故第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压将不再提升；如果第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍低于交流电源14的电压时，电流会继续给第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压将会略有提升。
此外，于上述执行步骤S5之后，本案的预充电控制方法还包括步骤S6，执行闭环控制，以控制第一电容模块111充电至第一额定电压值，第二电容模块121充电至第二额定电压值。于一实施例中，当第二变换电路12为2电平变换器时，其通过闭环控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1至该些H桥第四开关单元H4和第二变换电路12的该些2电平第一开关单元Qa及该些2电平第二开关单元Qb而使第一电容模块111充电至第一额定电压值以及第二电容模块121充电至第二额定电压值。于另一实施例中，当第二变换电路12为3电平变换器时，其通过闭环控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1至H桥第四开关单元H4和第二变换电路12的该些3电平第一开关单元Q1至该些3电平第四开关单元Q4而使第一电容模块111充电至第一额定电压值以及第二电容模块121充电至第二额定电压值。图16(a)和16(b)所示的阶段5为对应步骤S6所产生的预充电时序图，由图中可以得知，通过闭环控制使第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压分别拉升至第一额定电压值与第二额定电压值。
请同时参阅图1、图17以及图18(a)和18(b)，其中图17为本案第四实施例的应用于混合多电平功率变换器的预先充电控制方法的流程图，以及图18(a)和18(b)为本案第四实施例的预充电时序图。如图17所示，本案的预先充电控制方法包含下列步骤。首先，执行步骤S1，控制限流电阻模块13接入，将交流电源14的电流进行限流，再输出电流。于一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4A所示的限流电阻模块13a的架构时，其限流的方法步骤为：控制每路限流电路的第一开关131a导通和第二开关132a断开，使电阻单元133a接入，且电流经由电阻单元133a进行限流。于另一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4B所示的限流电阻模块13b的架构时，其限流的方法步骤为：控制每路限流电路的第四开关132b导通和第三开关131b断开，使电阻单元133b接入，且电流经由电阻单元133b进行限流。
接着，执行步骤S2，控制第一电容模块111间歇旁路，使电流对第一电容模块111和第二电容模块121进行充电。其中控制第一电容模块111间歇旁路的方法步骤为：控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1和该些H桥第三开关单元H3同时间歇导通或控制该些H桥第二开关单元H2和该些H桥第四开关单元H4同时间歇导通，此外，也可控制该些H桥第一开关单元H1和该些H桥第三开关单元H3的集合与该些H桥第二开关单元H2和该些H桥第四开关单元H4的集合交替间歇导通，使第一电容模块111间歇旁路。图18(a)和18(b)所示的阶段1为对应步骤S2所产生的预充电时序图，由图中可以得知，由于电流对第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111和第二电容模块121的电压皆提升(如图18(a)和18(b)所示)，然而由于第一电容模块111通过间歇旁路而对第一电容模块111进行充电，且第一电容模块111的电容值大于第二电容模块121的电容值，故第一电容模块111的电压提升幅度较小。
然后，执行步骤S3，于第二电容模块121充电至第十预设电压值时，或于第一电容模块111充电至第十一预设电压值时，控制第一电容模块111接入，使电流对第一电容模块111和第二电容模块121继续充电。图18(a)和18(b)所示的阶段2为对应步骤S3所产生的预充电时序图，由图中可以得知，由于此时电流同时对第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111和第二电容模块121的电压皆提升(如图18(a)和18(b)所示)。
然后，执行步骤S4，于第一电容模块111充电至第十二预设电压值时，或第二电容模块121充电至第二预设电压值时，控制第二电容模块121旁路，使电流对第一电容模块111充电。于一实施例中，当第二变换电路12为2电平变换器时，控制第二电容模块121旁路的方法步骤为：控制第二变换电路12的3个桥臂的该些2电平第一开关单元Qa同时导通，或该些2电平第二开关单元Qb同时导通，或该些2电平第一开关单元Qa和该些2电平第二开关单元Qb交替导通，使第二电容模块121旁路，而使电流对第一电容模块111进行充电。于另一实施例中，当第二变换电路12为3电平变换器时，控制第二电容模块121旁路的方法步骤为：控制第二变换电路12的3个桥臂的该些3电平第一开关单元Q1以及3电平第二开关单元Q2同时导通，或该些3电平第三开关单元Q3以及3电平第四开关单元Q4同时导通，或该些3电平第二开关单元Q2以及3电平第三开关单元Q3同时导通，或该些3电平第一开关单元Q1和3电平第二开关单元Q2的集合、该些3电平第三开关单元Q3和3电平第四开关单元Q4的集合以及3电平第二开关单元Q2和3电平第三开关单元Q3的集合任意组合交替导通，以使第二电容模块121旁路，而使电流对第一电容模块111进行充电。图18(a)和18(b)所示的阶段3为对应步骤S4所产生的预充电时序图，由图中可以得知，此时由于电流对第一电容模块111进行充电，故第一电容模块111的电压持续上升(如图18(a)所示)，且由于第二电容模块121被旁路，故第二电容模块121的电压并不会继续上升(如图18(b)所示)。
最后，执行步骤S5，于第一电容模块111充电至第一预设电压值时，控制第二电容模块121接入，且控制限流电阻模块13旁路。于一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4A所示的限流电阻模块13a的架构时，其控制限流电阻模块13旁路的方法步骤为：控制每路限流电路的第二开关132a导通，此时第一开关131a仍处于导通状态，使电阻单元133a旁路。于另一实施例中，当限流电阻模块13采用如图4B所示的限流电阻模块13b的架构时，其控制限流电阻模块13旁路的方法步骤为：控制每路限流电路的第三开关131b导通，使电阻单元133b旁路。图18(a)和18(b)所示的阶段4为对应步骤S5所产生的预充电时序图，由图中可以得知，在此阶段，如果第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍高于交流电源14的电压时，电流不会再给第一电容模块111和第二电容模块121充电，故第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压将不再提升；如果第一电容模块111和第二电容模块121的电压稍低于交流电源14的电压时，电流会继续给第一电容模块111和第二电容模块121进行充电，故第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压将会略有提升。
此外，于上述执行步骤S5之后，本案的预充电控制方法还包括步骤S6，执行闭环控制，以控制第一电容模块111充电至第一额定电压值，第二电容模块121充电至第二额定电压值。于一实施例中，当第二变换电路12为2电平变换器时，其通过闭环控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1至H桥第四开关单元H4和第二变换电路12的该些2电平第一开关单元Qa及该些2电平第二开关单元Qb而使第一电容模块111充电至第一额定电压值以及第二电容模块121充电至第二额定电压值。于另一实施例中，当第二变换电路12为3电平变换器时，其通过闭环控制第一变换电路11的该些H桥第一开关单元H1至该些H桥第四开关单元H4和第二变换电路12的该些3电平第一开关单元Q1至3电平第四开关单元Q4而使第一电容模块111充电至第一额定电压值以及第二电容模块121充电至第二额定电压值。图18(a)和18(b)所示的阶段5为对应步骤S6所产生的预充电时序图，由图中可以得知，通过闭环控制使第一电容模块111的电压与第二电容模块121的电压分别拉升至第一额定电压值与第二额定电压值。
请同时参阅图19及图20，其中图19为带自举电容的驱动电路示意图，以及图20为本案的混合多电平功率变换器的另一示例性的开关信号时序图，其中第二变换电路为3电平变换器，且带自举电容的驱动电路驱动的开关管不能长时间处于导通状态。于一些实施例中，本案的混合多电平功率变换器1还包括一第一变换电路11的驱动电路19和第二变换电路12的驱动电路，以架构于控制第一变换电路11的该些H桥开关单元和第二变换电路12的该些开关单元的导通与关断的切换运作。于本实施例中，第二变换电路12的驱动电路控制3电平变换器的驱动电路可带自举电容的驱动电路19，也可以是其他的驱动电路，控制该些3电平第一开关单元、该些3电平第二开关单元、该些3电平第三开关单元和该些3电平第四开关单元交替导通和关断Q1/Q2以及Q3/Q4(如图20所示)，导通时间为t11，关断时间为t12，使得第二电容模块121旁路。第一变换电路11的驱动电路为带自举电容的驱动电路19控制该些H桥第二开关单元H2和该些H桥第四开关单元H4间歇性导通和关断H2/H4(如图20所示)，导通时间为t21，关断时间为t22，进而控制第一电容模块111间歇旁路，此外，上述的时间t11，t12，t21，t22可因想要的开关间歇导通的间隔做适应性调整。
于上述四个实施例中，第一预设电压值与第一额定电压值以保持一特定比例为较佳，其中第一预设电压值与第一额定电压值的比值可为但不限于0.5至0.9。第二预设电压值与第二额定电压值以保持一特定比例为较佳，其中第二预设电压值与第二额定电压值的比值可为但不限于0.5至0.9。此外，第一预设电压值与第一额定电压值的比值以等于第二预设电压值与第二额定电压值的比值为较佳，若上述两比值相等或上述两比值符合上述的比值范围的限制时，则可避免于闭环控制时产生过调制的情形。
综上所述，本案提供一种应用于一混合多电平功率变换器的预先充电控制方法，其可以控制预充电结束后2电平/3电平变换器的第二电容模块与H桥电路的第一电容模块上的直流母线的电压值，有利于后续闭环控制的实现。此外，本案无需额外加设预充电装置来执行预先充电。
本案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。

Claims (30)

1.一种预先充电控制方法，应用于一混合多电平功率变换器，其中该混合多电平功率变换器包含一第一变换电路、一第二变换电路以及一限流电阻模块，该第一变换电路包括3组H桥模块，每组该H桥模块包括至少一个H桥电路，该H桥电路包括一第一电容模块，该第二变换电路包括一第二电容模块，其中该3组H桥模块与该第二变换电路电性连接，该3组H桥模块经由该限流电阻模块连接至一交流电源，其特征在于，该预先充电控制方法包含下列步骤：
(a)控制该限流电阻模块接入，将该交流电源的电流进行限流，再输出该电流；
(b)控制该第二电容模块旁路，使该电流先对该第一电容模块进行充电；
(c)于该第一电容模块充电至一第三预设电压值时，控制该第二电容模块接入，使该电流同时对该第一电容模块和该第二电容模块进行充电；
(d)于该第二电容模块充电至一第四预设电压值时，或于该第一电容模块充电至一第一预设电压值时，控制该第一电容模块旁路，使该电流对该第二电容模块充电；以及
(e)于该第二电容模块充电至一第二预设电压值时，控制该第一电容模块接入，且控制该限流电阻模块旁路。
2.一种预先充电控制方法，应用于一混合多电平功率变换器，其中该混合多电平功率变换器包含一第一变换电路、一第二变换电路以及一限流电阻模块，该第一变换电路包括3组H桥模块，每组该H桥模块包括至少一个H桥电路，该H桥电路包括一第一电容模块，该第二变换电路包括一第二电容模块，其中该3组H桥模块与该第二变换电路电性连接，该3组H桥模块经由该限流电阻模块连接至一交流电源，其特征在于，该预先充电控制方法包含下列步骤：
(a)控制该限流电阻模块接入，将该交流电源的电流进行限流，再输出该电流；
(b)控制该第二电容模块旁路，使该电流先对该第一电容模块进行充电；
(c)于该第一电容模块充电至一第五预设电压值时，控制该第二电容模块接入，使该电流同时对该第一电容模块和该第二电容模块进行充电；
(d)于该第二电容模块充电至一第六预设电压值时，或于该第一电容模块充电至一第七预设电压值时，控制该第一电容模块间歇旁路，使该电流对该第一电容模块和该第二电容模块进行充电；以及
(e)于该第二电容模块充电至一第二预设电压值时，或于该第一电容模块充电至一第一预设电压值时，控制该第一电容模块接入，且控制该限流电阻模块旁路。
3.一种预先充电控制方法，应用于一混合多电平功率变换器，其中该混合多电平功率变换器包含一第一变换电路、一第二变换电路以及一限流电阻模块，该第一变换电路包括3组H桥模块，每组该H桥模块包括至少一个H桥电路，该H桥电路包括一第一电容模块，该第二变换电路包括一第二电容模块，其中该3组H桥模块与该第二变换电路电性连接，该3组H桥模块经由该限流电阻模块连接至一交流电源，其特征在于，该预先充电控制方法包含下列步骤：
(a)控制该限流电阻模块接入，将该交流电源的电流进行限流，再输出该电流；
(b)控制该第一电容模块旁路，使该电流先对该第二电容模块进行充电；
(c)于该第二电容模块充电至一第八预设电压值时，控制该第一电容模块接入，使该电流同时对该第一电容模块和该第二电容模块进行充电；
(d)于该第一电容模块充电至一第九预设电压值时，或于该第二电容模块充电至一第二预设电压值时，控制该第二电容模块旁路，使该电流对该第一电容模块充电；以及
(e)于该第一电容模块充电至一第一预设电压值时，控制该第二电容模块接入，且控制该限流电阻模块旁路。
4.一种预先充电控制方法，应用于一混合多电平功率变换器，其中该混合多电平功率变换器包含一第一变换电路、一第二变换电路以及一限流电阻模块，且该第一变换电路包括3组H桥模块，每组该H桥模块包括至少一个H桥电路，该H桥电路包括一第一电容模块，该第二变换电路包括一第二电容模块，其中该3组H桥模块与该第二变换电路电性连接，该3组H桥模块经由该限流电阻模块连接至一交流电源，其特征在于，该预充电控制方法包含下列步骤：
(a)控制该限流电阻模块接入，将该交流电源的电流进行限流，再输出该电流；
(b)控制该第一电容模块间歇旁路，使该电流对该第一电容模块和该第二电容模块进行充电；
(c)于该第二电容模块充电至一第十预设电压值时，或于该第一电容模块充电至一第十一预设电压值时，控制该第一电容模块接入，使该电流对该第一电容模块和该第二电容模块继续充电；
(d)于该第一电容模块充电至一第十二预设电压值时，或该第二电容模块充电至一第二预设电压值时，控制该第二电容模块旁路，使该电流对该第一电容模块充电；以及
(e)于该第一电容模块充电至一第一预设电压值时，控制该第二电容模块接入，且控制该限流电阻模块旁路。
5.如权利要求1至4任一项所述的预先充电控制方法，其特征在于，该限流电阻模块包括3路限流电路，每路该限流电路包括第一开关、第二开关和电阻单元，且该第二开关与该电阻单元并联形成并联支路，该并联支路与该第一开关串联连接。
6.如权利要求5所述的预先充电控制方法，其特征在于，于该步骤(a)中，控制每路该限流电路的该第一开关导通和该第二开关断开，使该电阻单元接入，该电流经由该电阻单元进行限流，且于该步骤(e)中，控制每路该限流电路的该第二开关导通，使该电阻单元旁路。
7.如权利要求1至4任一项所述的预先充电控制方法，其特征在于，该限流电阻模块包括3路限流电路，每路该限流电路包括第三开关、第四开关和电阻单元，且该第四开关与该电阻单元串联形成串联支路，该第三开关与该串联支路并联连接。
8.如权利要求7所述的预先充电控制方法，其特征在于，于该步骤(a)中，控制每路该限流电路的该第四开关导通和该第三开关断开，使该电阻单元接入，该电流经由该电阻单元进行限流，且于该步骤(e)中，控制每路该限流电路的该第三开关导通，使该电阻单元旁路。
9.如权利要求1所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第二变换电路为二电平变换器，包括与该第二电容模块并联连接的3个桥臂，每个该桥臂包括具有二电平第一开关单元的一上桥臂和二电平第二开关单元的一下桥臂，其中该H桥电路包括与该第一电容模块并联连接的2个桥臂，每个该桥臂包括具有H桥第一开关单元及H桥第三开关单元的一上桥臂和H桥第二开关单元及H桥第四开关单元的一下桥臂。
10.如权利要求9所述的预先充电控制方法，其特征在于，于该步骤(b)中，控制该第二变换电路的该些二电平第一开关单元导通，或该些二电平第二开关单元导通，或该些二电平第一开关单元和该些二电平第二开关单元交替导通，使该第二电容模块旁路；其中于该步骤(d)中，控制该第一变换电路的该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元导通，或该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元导通，或该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元的集合与该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元的集合交替导通，使该第一电容模块旁路。
11.如权利要求2所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第二变换电路为二电平变换器，包括与该第二电容模块并联连接的3个桥臂，每个该桥臂包括具有二电平第一开关单元的一上桥臂和二电平第二开关单元的一下桥臂，其中该H桥电路包括与该第一电容模块并联连接的2个桥臂，每个该桥臂包括具有H桥第一开关单元及H桥第三开关单元的一上桥臂和H桥第二开关单元及H桥第四开关单元的一下桥臂。
12.如权利要求11所述的预先充电控制方法，其特征在于，于该步骤(b)中，控制该第二变换电路的该些二电平第一开关单元导通，或该些二电平第二开关单元导通，或该些二电平第一开关单元和该些二电平第二开关单元交替导通，使该第二电容模块旁路；其中于该步骤(d)中，控制该第一变换电路的该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元间歇导通，或该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元间歇导通，或该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元的集合与该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元的集合交替间歇导通，使该第一电容模块间歇旁路。
13.如权利要求3所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第二变换电路为二电平变换器，包括与该第二电容模块并联连接的3个桥臂，每个该桥臂包括具有二电平第一开关单元的一上桥臂和二电平第二开关单元的一下桥臂，其中该H桥电路包括与该第一电容模块并联连接的2个桥臂，每个该桥臂包括具有H桥第一开关单元及H桥第三开关单元的一上桥臂和H桥第二开关单元及H桥第四开关单元的一下桥臂。
14.如权利要求13所述的预先充电控制方法，其特征在于，于该步骤(b)中，控制该第一变换电路的该些H桥第一开关单元和H桥第三开关单元导通，或该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元导通，或该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元的集合与该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元的集合交替导通，使该第一电容模块旁路；其中于该步骤(d)中，控制该第二变换电路的该些二电平第一开关单元导通，或该些二电平第二开关单元导通，或该些二电平第一开关单元和该些二电平第二开关单元交替导通，使该第二电容模块旁路。
15.如权利要求4所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第二变换电路为二电平变换器，包括与该第二电容模块并联连接的3个桥臂，每个该桥臂包括具有二电平第一开关单元的一上桥臂和二电平第二开关单元的一下桥臂，其中该H桥电路包括与该第一电容模块并联连接的2个桥臂，每个该桥臂包括具有H桥第一开关单元及H桥第三开关单元的一上桥臂和H桥第二开关单元及H桥第四开关单元的一下桥臂。
16.如权利要求15所述的预先充电控制方法，其特征在于，于该步骤(b)中，控制该第一变换电路的该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元间歇导通，或该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元间歇导通，或该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元的集合与该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元的集合交替间歇导通，使该第一电容模块间歇旁路；其中于该步骤(d)中，控制该第二变换电路的该些二电平第一开关单元导通，或该些二电平第二开关单元导通，或该些二电平第一开关单元和该些二电平第二开关单元交替导通，使该第二电容模块旁路。
17.如权利要求1所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第二变换电路为三电平变换器，包括与该第二电容模块并联连接的3个桥臂，每个该桥臂包括具有三电平第一开关单元和三电平第二开关单元的一上桥臂和具有三电平第三开关单元和三电平第四开关单元的一下桥臂，其中该H桥电路包括与该第一电容模块并联连接的2个桥臂，每个该桥臂包括具有H桥第一开关单元及H桥第三开关单元的一上桥臂和H桥第二开关单元及H桥第四开关单元的一下桥臂。
18.如权利要求17所述的预先充电控制方法，其特征在于，于该步骤(b)中，控制该第二变换电路的该些三电平第一开关单元和该些三电平第二开关单元导通，或该些三电平第三开关单元和该些三电平第四开关单元导通，或该些三电平第二开关单元和该些三电平第三开关单元导通，或该些三电平第一开关单元和该些三电平第二开关单元的集合、该些三电平第三开关单元和该些三电平第四开关单元的集合以及该些三电平第二开关单元和该些三电平第三开关单元的集合交替导通，使该第二电容模块旁路；其中于该步骤(d)中，控制该第一变换电路的该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元导通，或该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元导通，或该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元的集合与该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元的集合交替导通，使该第一电容模块旁路。
19.如权利要求2所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第二变换电路为三电平变换器，包括与该第二电容模块并联连接的3个桥臂，每个该桥臂包括具有三电平第一开关单元和三电平第二开关单元的一上桥臂和具有三电平第三开关单元和三电平第四开关单元的一下桥臂，其中该H桥电路包括与该第一电容模块并联连接的2个桥臂，每个该桥臂包括具有H桥第一开关单元及H桥第三开关单元的一上桥臂和H桥第二开关单元及H桥第四开关单元的一下桥臂。
20.如权利要求19所述的预先充电控制方法，其特征在于，于该步骤(b)中，控制该第二变换电路的该些三电平第一开关单元和该些三电平第二开关单元导通，或该些三电平第三开关单元和该些三电平第四开关单元导通，或该些三电平第二开关单元和该些三电平第三开关单元导通，或该些三电平第一开关单元和该些三电平第二开关单元的集合、该些三电平第三开关单元和该些三电平第四开关单元的集合以及该些三电平第二开关单元和该些三电平第三开关单元的集合交替导通，使该第二电容模块旁路；其中于该步骤(d)中，控制该第一变换电路的该些H桥第一开关单元和H桥第三开关单元间歇导通，或该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元间歇导通，或该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元的集合与该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元的集合交替间歇导通，使该第一电容模块间歇旁路。
21.如权利要求3所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第二变换电路为三电平变换器，包括与该第二电容模块并联连接的3个桥臂，每个该桥臂包括具有三电平第一开关单元和三电平第二开关单元的一上桥臂和具有三电平第三开关单元和三电平第四开关单元的一下桥臂，其中该H桥电路包括与该第一电容模块并联连接的2个桥臂，每个该桥臂包括具有H桥第一开关单元及H桥第三开关单元的一上桥臂和H桥第二开关单元及H桥第四开关单元的一下桥臂。
22.如权利要求21所述的预先充电控制方法，其中于该步骤(b)中，控制该第一变换电路的该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元导通，或该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元导通，或该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元的集合与该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元的集合交替导通，使该第一电容模块旁路；其中于该步骤(d)中，控制该第二变换电路的该些三电平第一开关单元和该些三电平第二开关单元导通，或该些三电平第三开关单元和该些三电平第四开关单元导通，或该些三电平第二开关单元和该些三电平第三开关单元导通，或该些三电平第一开关单元和该些三电平第二开关单元的集合、该些三电平第三开关单元和该些三电平第四开关单元的集合以及该些三电平第二开关单元和三电平第三开关单元的集合交替导通，使该第二电容模块旁路。
23.如权利要求4所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第二变换电路为三电平变换器，包括与该第二电容模块并联连接的3个桥臂，每个该桥臂包括具有三电平第一开关单元和三电平第二开关单元的一上桥臂和具有三电平第三开关单元和三电平第四开关单元的一下桥臂，其中该H桥电路包括与该第一电容模块并联连接的2个桥臂，每个该桥臂包括具有H桥第一开关单元及H桥第三开关单元的一上桥臂和H桥第二开关单元及H桥第四开关单元的一下桥臂。
24.如权利要求23所述的预先充电控制方法，其特征在于，于该步骤(b)中，控制该第一变换电路的该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元间歇导通，或该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元间歇导通，或该些H桥第一开关单元和该些H桥第三开关单元的集合与该些H桥第二开关单元和该些H桥第四开关单元的集合交替间歇导通，使该第一电容模块间歇旁路；其中于该步骤(d)中，控制该第二变换电路的该些三电平第一开关单元和该些三电平第二开关单元导通，或该些三电平第三开关单元和该些三电平第四开关单元导通，或该些三电平第二开关单元和该些三电平第三开关单元导通，或该些三电平第一开关单元和该些三电平第二开关单元的集合、该些三电平第三开关单元和该些三电平第四开关单元的集合以及该些三电平第二开关单元和该些三电平第三开关单元的集合交替导通，使该第二电容模块旁路。
25.如权利要求9、11、13或15任一项所述的预先充电控制方法，其特征在于，还包括下列步骤：
(f)闭环控制该第一变换电路的该些二电平第一开关单元、该些二电平第二开关单元以及该第二变换电路的该些H桥第一开关单元、H桥第二开关单元、H桥第三开关单元以及H桥第四开关单元，使该第一电容模块充电至一第一额定电压值，该第二电容模块充电至一第二额定电压值。
26.如权利要求17、19、21或23任一项所述的预先充电控制方法，还包括下列步骤：
(f)闭环控制该第一变换电路的该些三电平第一开关单元、三电平第二开关单元、三电平第三开关单元以及三电平第四开关单元以及该第二变换电路的该些H桥第一开关单元、H桥第二开关单元、H桥第三开关单元以及H桥第四开关单元，使该第一电容模块充电至一第一额定电压值，该第二电容模块充电至一第二额定电压值。
27.如权利要求25所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第一预设电压值与该第一额定电压值的比值为0.5至0.9；该第二预设电压值与该第二额定电压值的比值为0.5至0.9。
28.如权利要求25所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第一预设电压值与该第一额定电压值的比值等于该第二预设电压值与该第二额定电压值的比值。
29.如权利要求26所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第一预设电压值与该第一额定电压值的比值为0.5至0.9；该第二预设电压值与该第二额定电压值的比值为0.5至0.9。
30.如权利要求26所述的预先充电控制方法，其特征在于，该第一预设电压值与该第一额定电压值的比值等于该第二预设电压值与该第二额定电压值的比值。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6873251B2 (ja) * 2017-09-11 2021-05-19 三菱電機株式会社 電力変換装置および電力変換システム
CN109672205A (zh) * 2017-10-13 2019-04-23 贵州电网有限责任公司电力调度控制中心 一种柔性直流环网系统单端投入运行系统的方法
WO2019135417A1 (ko) * 2018-01-03 2019-07-11 삼성에스디아이주식회사 프리차지 전류 제어 장치
US20200028448A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 Hamilton Sundstrand Corporation H-type multilevel power converter
EP3893388B1 (en) * 2019-01-28 2023-11-22 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Device, method and system for solving common mode voltage interference
JP6682049B1 (ja) * 2019-06-25 2020-04-15 三菱電機株式会社 電力変換装置
EP3787166B1 (en) * 2019-09-02 2024-05-01 ABB Schweiz AG Protection scheme for power converters utilizing cascaded bipolar and unipolar power semiconductor devices

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3529210A (en) * 1967-02-28 1970-09-15 Mitsubishi Electric Corp Current limiting circuit
US5083039A (en) * 1991-02-01 1992-01-21 U.S. Windpower, Inc. Variable speed wind turbine
US6009002A (en) * 1997-05-17 1999-12-28 Asea Brown Boveri Ag Operating a power electronic circuit arrangement having multiple power converters
CN102388517A (zh) * 2009-04-09 2012-03-21 Abb技术有限公司 用于交换电力的装置
CN103546052A (zh) * 2012-07-16 2014-01-29 台达电子工业股份有限公司 多电平电压转换器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3529210A (en) * 1967-02-28 1970-09-15 Mitsubishi Electric Corp Current limiting circuit
US5083039A (en) * 1991-02-01 1992-01-21 U.S. Windpower, Inc. Variable speed wind turbine
US5083039B1 (en) * 1991-02-01 1999-11-16 Zond Energy Systems Inc Variable speed wind turbine
US6009002A (en) * 1997-05-17 1999-12-28 Asea Brown Boveri Ag Operating a power electronic circuit arrangement having multiple power converters
CN102388517A (zh) * 2009-04-09 2012-03-21 Abb技术有限公司 用于交换电力的装置
CN103546052A (zh) * 2012-07-16 2014-01-29 台达电子工业股份有限公司 多电平电压转换器

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