CN108667390A - 一种基于mmc的全速度范围电机驱动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，在MMC每个桥臂N个子模块的基础上，设置N_s个子模块共同承担直流母线电压，N_s>N；通过包含平均值控制、均压控制和环流控制的协调策略实现注入的共模电压、环流与N_s相互配合，使电机在全速度范围内平滑稳定运行。本发明策略能够使电机稳定可靠地在低速运行，同时具有良好的启动性能，调速范围广，实现简单，可操作性强。

Description

一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法

技术领域

本发明属于电力电子与电力传动技术领域，具体涉及一种基于模块化多电平换流器MMC的新型全速度范围电机驱动控制策略。

背景技术

模块化多电平换流器(MMC)具有模块化结构，电压波形质量高，平均开关频率低和损耗小等优点，其发展前景广阔，是近年来的研究热点。而制约MMC在高压电机驱动领域应用的技术难题是低速振荡问题，即MMC子模块电容电压的波动和运行的频率成反比，因此当MMC驱动电机启动或低速运行时，电容电压会产生很大的波动，导致系统振荡甚至崩溃、停机。

解决低速振荡问题的现有策略一般是通过注入高频共模电压和环流来抑制上、下桥臂的低速能量脉动，从而减少电容电压的振荡。根据注入的成分可分为正弦波、方波、梯形波和混合注入等。然而，共模电压的注入会在电机转轴上感应出轴电压，进而形成轴承电流，加速了电机轴承的磨损和损坏，大大缩短了电机的寿命。除此之外，注入的共模电流也会使桥臂电流显著增加，增大了系统损耗并给开关器件带来很大电流应力。因此该类策略在解决低速振荡的同时给系统带了不少负面的影响，不利于实际应用和推广。除此之外，通过改进MMC的拓扑也能够实现电机的低速运行，例如飞跨电容型的MMC，这类拓扑的优点是无需注入共模电压，通过新增的支路来平衡上、下桥臂能量的低速脉动，但硬件成本会显著增加，控制也变得更加复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，以改善了基于MMC的高压电机变频调速装置的性能和应用范围。

本发明采用以下技术方案：

一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，在MMC每个桥臂N个子模块的基础上，设置N_s个子模块共同承担直流母线电压，N_s>N；通过包含平均值控制、均压控制和环流控制的协调策略实现注入的共模电压、环流与N_s相互配合，使电机在全速度范围内平滑稳定运行。

具体的，计算N_s范围的下限，然后对其向上取整，如果得到的值满足小于N_s范围上限的条件，即完成N_s的设计。

进一步的，N_s的范围如下：

其中，U_CN为子模块电容电压额定值，U_dc为直流母线电压，K_uc和K_ii为实际注入成分的百分比，T_N是电机的额定转矩，p为电机的极对数，η为MMC系统的效率系数，I_sk和分别为输出电流的幅值和相位，N为模块数，C为模块电容值。

具体的，平均值控制策略具体为：子模块的电容电压平均值由N_s控制，通过N_s将电容电压平均值降低至所需值获得低频波动的裕量用于适应电机的低速运行，同时通过改变N_s将电容电压平均值恢复至额定值用于适应电机的高速运行。

具体的，均压控制策略具体为：设第i个子模块为上桥臂子模块，当上桥臂电流i_uk给子模块充电时，控制系数K_b取+1，当上桥臂电流i_uk给子模块放电时，控制系数K_b取-1；如果第i个子模块为下桥臂子模块，当下桥臂电流i_lk给子模块充电时，K_b取+1，当下桥臂电流i_uk给子模块放电时，K_b取-1。

进一步的，上桥臂、下桥臂每个子模块最终的控制电压如下：

其中，u_Con为控制器输出的控制电压，U_dc为直流母线电压，u_k(k＝a,b,c)为MMC输出电压，是矢量控制或其他电机控制算法的输出，与注入的共模电压u_com共同分配到2N-N_s个子模块当中，第三项将控制电压的平均值提升，用于降低子模块平均电容电压，通过与载波比较后实现N_s个子模块共同承担直流母线电压。

具体的，环流控制策略具体为：减少环流的注入成分，配合平均值控制策略增大低速波动，根据选取的电机参数，开关器件参数，桥臂电流设计实际注入的百分比系数K_uc和K_ii，完成后再通过设计N_s个子模块配合注入成分，使电容电压波动的峰值不超过额定值。

进一步的，注入的共模电压u_com和环流i_inj为：

u_com＝K_ucU_comcosω_ht

i_inj＝K_iiU_dci_skcosω_ht/(2U_com)

其中，U_com为注入共模电压的幅值，ω_h为注入高频成分的角频率；i_sk为MMC的输出电流，百分比系数K_uc和K_ii均小于1。

具体的，当电机运行在低速区时，控制N_s不变；当电机升速至中速区后，转速升高，N_s减少至额定值N，即子模块电容电压升高至额定值；当电压恢复至额定值时，电机转速升至高速区。

具体的，当电机运行在低速区时，控制N_s不变；当电机升速至中速区后，首先将N_s减少至额定值N，即子模块电容电压升高至额定值，同时控制转速不变；当电压恢复至额定值后，控制电机升速。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提出了一种基于MMC的全速度范围电机驱动、变频调速控制策略，通过优化设计并协调注入成分和降低电容电压的平均值，从而显著提高了电容电压的安全裕量，使低速振荡的峰值减小，不超过电容电压额定值，同时，注入的共模电压和环流的成分大大减少，降低了对电机的危害，缓解了开关器件的应力，提高了系统效率，使电机在额定转矩下全速度范围长期稳定运行，有效克服了模块化多电平环流器的低速振荡问题。

进一步的，本策略显著减少了注入的共模电压和环流，使电机能够长期可靠运行，大大降低了桥臂电流并缓解了开关器件的电流应力，减少了开关损耗，同时，配合减少的注入成分，合理降低了子模块电容电压的平均值，使系统获得更大的低速振荡裕量，提高了电容的安全裕度和设计裕度。

进一步的，根据N_s的最终设计范围能够很好地将注入成分和降低的电容电压平均值配合，并充分发挥策略的优势。

进一步的，提供了针对启动时长的启动策略，电容电压和转速的升高是同步进行的，因此系统的启动速度较快，时长较短，但电机需要的功率较大，系统的功率裕度较低，因此该策略更适用于对启动速度要求较高、同时负载转矩不超过额定转矩的情况。

进一步的，提供了针对功率裕度的启动策略，电容电压和转速的升高是分开进行的，因此系统的启动速度较慢，时间较长，但由于系统优先恢复电容电压至额定值，所以MMC能够输出的最大功率比启动策略I大，因此系统的功率裕度较高，更适用于对启动速度要求较低、并且负载转矩可能超过额定值的情况。

综上所述，本发明策略能够使电机稳定可靠地在低速运行，同时具有良好的启动性能，调速范围广，实现简单，可操作性强。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为模块化多电平换流器拓扑；

图2为N＝4时上、下桥臂电压和输出电压示例

图3为N＝4，N_s＝5时上、下桥臂和输出电压的示例；

图4为全速度范围电机驱动控制策略框图；

图5为N＝4，N_s＝5时控制电压和载波的示例；

图6为本发明的启动策略I；

图7为本发明的启动策略II；

图8为传统控制策略和发明的控制策略对比实验波形；

图9为发明控制策略带额定负载实验波形；

图10为本发明的启动策略I和发明的启动策略II实验波形。

具体实施方式

本发明提供了一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，实现了模块化多电平电机驱动中电机从低速到高速的稳定可靠运行，同时协调并设计了子模块电容电压平均值与注入成分的关系，显著提高了电容的安全裕度，并大大减少了注入的共模电压和环流，进而改善了开关器件的损耗，降低了共模电压对电机轴承的危害。

假设MMC每个桥臂中有N个子模块和一个电感，如图1所示，传统的MMC控制利用一相(包括上、下桥臂)中的N个子模块来共同承担直流母线电压，由此可得子模块电容电压的额定值为：

U_CN＝U_dc/N (1)

其中，U_dc为直流母线电压，MMC的三相输出电压u_k(k＝a,b,c)表示为：

u_k＝m_kU_dc/2 (2)

其中，m_k为调制比。

以a相为例，调制比m_a为：

m_a＝M cosωt (3)

其中，M为幅值，ω为基波角频率。

因此可知上、下桥臂电压分别为：

u_cuk＝U_dc/2-u_k (4)

u_clk＝U_dc/2+u_k (5)

图2给出了N＝4时上、下桥臂电压和输出电压的示例。在实际的MMC高压变频器中，由于子模块数目相对于高压直流输电系统中较少，采用PWM调制的谐波含量更低，因此PWM调制在MMC高压变频器应用更为广泛。而为了方便理解，图2采用了最近电平调制以示原理。

本发明策略利用更多的子模块来共同承担直流母线电压，设其数目为N_s，则N_s>N，此时模块的额定电压为：

U_CNs＝U_dc/N_s<U_CN(N_s>N) (6)

由(6)可知单个子模块电容电压的平均值减少了。

图3给出了N＝4，N_s＝5时上下桥臂和输出电压的示例，与图2相比，每个子模块电容电压降低至0.2pu。平均电压的减少意味着允许的低速振荡幅值增大，因此本发明策略能大大减少注入的共模电压和环流成分，降低注入对系统的不利影响。

但是，利用数目为N_s的子模块来承担直流电压会使MMC的最大输出电压减少，即输出范围降低，如图3所示。

而在电机驱动领域，由于恒转矩的情况下，交流电机的定子电压和频率的比值基本保持不变，因此在低速运行时，电机所需的MMC输出电压较小，远远低于额定值，所以本发明控制策略能够很好地适用并解决MMC电机驱动的低速振荡问题，同时大幅减少对系统的不利因素，使系统更加安全可靠高效地运行。

请参阅图4，图中U_Cave为该相所有子模块电容电压的平均值，i_inj为注入的环流成分，i_uk和i_lk(k＝a,b,c)为上、下桥臂电流，u_Ci(i＝1,2,..2N)为第i个子模块的电容电压，u_Con为控制器输出的控制电压。

策略包含平均值控制、均压控制和环流控制。

其中，在平均值控制中，子模块电容电压的平均值控制由N_s来决定，通过对N_s进行合理设计，便可以将电容电压平均值降低至所需设计值，以此来获得低速波动的裕量。同时，通过改变N_s也能够将电容电压平均值逐渐恢复至额定值，来配合电机的高速运行，实现系统平滑稳定地启动。

在环流控制中，大幅减少注入的成分，配合平均值控制使低速波动适当增大，从而降低注入对系统不利影响，使系统安全稳定地运行。

均压控制和传统控制方式相同，即当桥臂电流给子模块电容充电时，电容电压较低的子模块投入次数较多；而当桥臂电流给子模块电容放电时，电容电压较高的子模块投入次数较多。

均压策略具体实现方法如图4所示，如果第i个子模块为上桥臂子模块，当i_uk给子模块充电时(符号为正)，控制系数K_b取+1，当i_uk给子模块放电时(符号为负)，控制系数K_b取-1；如果第i个子模块为下桥臂子模块，当i_lk给子模块充电时(符号为正)，控制系数K_b取+1，当i_uk给子模块放电时(符号为负)，控制系数K_b取-1。由该图4所示整个控制环得到的控制电压u_Con，将与其他控制电压叠加，得到上下桥臂每个子模块最终的控制电压如下所示：

其中，u_k(k＝a,b,c)为MMC输出电压，即驱动电机的主要成分，它是矢量控制或其他电机控制算法的输出，它与注入的共模电压共同分配到2N-N_s个子模块当中，式中的直流项(第三项)将控制电压的平均值提升，是降低子模块平均电容电压的关键，通过与载波比较后，即可以实现N_s个子模块共同承担直流母线电压。

图5给出了N＝4，N_s＝5时控制电压和载波的示例。不同于传统的控制0.5pu偏置，式(7)和(8)中的直流项将控制电压抬高至0.625pu，这使得子模块开通次数增加，也就实现了N_s个子模块共同承担直流电压。而抬高后的控制电压更容易达到载波峰值，出现过调制的现象，降低了输出电压范围。由于电机低速运行时，所需的输出电压本身很小，所以该问题在低速时可以忽略。当电机速度升高达到一定程度后，可以通过控制N_s，将电容电压逐渐升至额定值，并把控制电压直流偏置降回0.5pu，实现系统的全速度范围可靠稳定运行。

本策略的实现需要合理设计并协调注入成分和电容电压的平均值，即注入的共模电压、环流与N_s相互配合，具体的设计步骤和依据如下：

由图1及上述分析可知，MMC的上下桥臂电压为：

u_cuk＝U_dc/2-u_k-u_com (9)

u_clk＝U_dc/2+u_k+u_com (10)

其中，k＝a,b,c,u_com为注入的共模电压。

MMC的输出电流为：

其中，I_sk和分别为输出电流的幅值和相位。

由此可得上、下桥臂电流为：

i_uk＝i_cirk+i_sk/2+i_inj (12)

i_lk＝i_cirk-i_sk/2+i_inj (13)

其中，i_cirk为直流和二倍频环流成分，i_inj为注入的环流。

由此可知上、下桥臂的瞬时功率为：

p_uk＝u_cuki_uk＝(U_dc/2-u_k-u_com)(i_cirk+i_sk/2+i_inj) (14)

p_lk＝u_clki_lk＝(U_dc/2+u_k+u_com)(i_cirk-i_sk/2+i_inj) (15)

引起MMC低速振荡的原因是上、下桥臂的瞬时功率中含有较大的低速项，将(14)和(15)整理后可得该低速项为：

p_xk＝U_dci_sk/4-(u_comi_inj)_{low_freq} (16)

传统策略通过注入共模电压u_com和环流i_inj对低速项进行补偿，使p_xk为0，以此来抑制低速振荡。

而本发明通过合理设计并降低电容电压的平均值，可以显著减少注入的成分，所以可设注入的共模电压和环流为：

u_com＝K_ucU_comcosω_ht (17)

i_inj＝K_iiU_dci_skcosω_ht/(2U_com) (18)

其中，U_com为注入共模电压的幅值，ω_h为注入高频成分的角频率；系数K_uc和K_ii为注入的百分比，例如K_uc＝0.5表示仅注入一半的共模电压。

令K_uc<1，K_ii<1，即表示注入的成分减少，因此，可以根据选取的电机参数、开关器件参数和桥臂电流等来设计注入的百分比系数K_uc和K_ii，完成后再通过设计N_s来配合注入成分，使电容电压波动的峰值不超过额定值，实现系统的可靠稳定运行。

因此，对式(16)积分上、下桥臂的能量脉动为：

每个桥臂中的N个子模块需要共同承担能量脉动，因此可以推导出电容电压波动的波动范围为：

其中，C为电容值，u_Cmax为电容电压最大值，u_Cmin为电容电压最小值，Δu_c为电容电压的波动值(峰-峰值的一半)。

整理和化简(20)，可得到电容电压的峰值为：

为了减少注入成分，同时保证电容电压的峰值不超过额定值以获得更大的安全裕量，可得需要满足的条件为：

将其针对N_s进行整理后，可得一元二次不等式：

其中，

为使式(23)有解，下列条件必须满足：

即通过选择合适的百分比系数K_uc和K_ii来保证N_s有解，由此可由(23)解出N_s的范围为：

N_s的选择必须满足式(25)所示的范围，而其上限往往大于2N，这是不合理的，所以还需其他条件来约束N_s的上限值，即MMC的最大输出功率需要大于电机带额定负载所需的功率，即：

其中，U_am为MMC的最大输出电压，p为电机的极对数，T_N是电机的额定转矩，η为MMC系统的效率系数，代入求解并化简后可以得到：

其中

式(27)决定了N_s的上限，将其与(25)相结合可得N_s的最终设计范围是：

因此，本发明策略设计N_s的方法是根据(28)所示的N_s范围，首先计算其下限，然后对其向上取整，如果得到的值满足小于(28)上限的条件，即可完成N_s的设计，能够很好地将注入成分和降低的电容电压平均值配合，并充分发挥策略的优势。

本发明驱动电机启动的方法有两种，分别为图6和图7所示，这两种启动方式分别侧重于启动速度和功率裕度，具体如下：

启动策略I：当电机运行在低速区时，控制N_s不变；当电机升速至中速区后，随着转速的升高，N_s逐渐减少至额定值N，即子模块电容电压逐渐升高至额定值。当电压恢复至额定值，电机转速也升至高速区，此时低速振荡已大大减小，系统能够正常运行，无需注入其他成分。

该策略中电容电压和转速的升高是同步进行的，因此系统的启动速度较快，时长较短，但电机需要的功率较大，系统的功率裕度较低，因此该策略更适用于对启动速度要求较高、同时负载转矩不超过额定转矩的情况。

启动策略II：当电机运行在低速区时，控制N_s不变；当电机升速至中速区后，分为两个部分，首先将N_s逐渐减少至额定值N，即子模块电容电压逐渐升高至额定值，同时控制转速不变；当电压恢复至额定值后，再控制电机升速；当电机转速升至高速区，此时低速振荡已大大减小，电容电压也恢复至额定，系统能够正常运行，无需注入其他成分。

该策略中电容电压和转速的升高是分开进行的，因此系统的启动速度较慢，时间较长，但由于系统优先恢复电容电压至额定值，所以MMC能够输出的最大功率比启动策略I大，因此系统的功率裕度较高，更适用于对启动速度要求较低、并且负载转矩可能超过额定值的情况。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实验结果：

所提出的策略在基于MMC的电机驱动样机平台进行了验证。MMC和电机的主要参数如表1所示。

表1 MMC和电机的主要参数

请参阅图8，系统工作在2Hz，N_s＝5，K_uc＝0.25，K_ii＝0.5，即只注入四分之一的共模电压和一半的环流。可以看到，所发明的策略把子模块电容电压的平均值由传统策略的100V降到了80V，并适当增加了低速振荡的幅值，此时峰值只有91.25V，明显低于传统策略的103.5V，给电容带了更大的安全裕量。同时，注入的环流成分只有传统的一半，因此上、下桥臂电流都显著减少，大大缓解了开关器件的应力，降低开关损耗。由于所发明策略注入的环流降低，输出电流的畸变也相应减少了。不仅如此，注入的共模电压只有传统策略的四分之一，明显地降低了共模电压对电机产生的危害，有利于系统的安全可靠运行。相比于传统策略，该实验结果验证了所发明策略的有效性和优越性，证明该策略十分适用于基于MMC的电机变频调速。

请参阅图9，系统工作在10Hz，负载转矩为额定值14.7Nm，N_s＝5，K_uc＝0.25，K_ii＝0.5，即只注入四分之一的共模电压和一半的环流。由图可知，电容电压的平均值有效控制在80V，电压峰值为84V，也不会超过其额定值，保证了较大的电容安全裕度。随着负载的加大，桥臂电流和输出电流都相应增大，但根据所发明策略，保证了只注入四分之一的共模电压和一半的环流，增强了系统的可靠性，使系统能长期稳定运行在额定负载下。

请参阅图10，系统由0转速逐渐升至62.8rad/s(0.4pu)，此后系统已进入高速区，可以继续升速或稳定运行，而无需再处理低速振荡问题。启动策略I的中速区中，电机转速和电容电压同步提升，整个过程平滑稳定，启动速度较快。启动策略II的中速区中，电容电压先提升，此时保持转速不变，当电容电压达到额定值后，再提升转速至高速区，整个过程平稳，无过冲和振荡，由于电容电压先一步恢复至额定值，所以该策略的启动功率裕度较大。由图可见，两种启动策略都能驱动电机平稳地启动，无电流和电压过冲，保证了系统的安全稳定运行。

由以上实验结果可知，本发明全速度范围电机驱动、变频调速控制策略能够使电机稳定可靠地运行在低速和高速，同时具有良好的启动性能，调速范围广，实现简单，可操作性强，非常适用于基于MMC的高压电机变频调速应用。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，其特征在于，在MMC每个桥臂N个子模块的基础上，设置N_s个子模块共同承担直流母线电压，N_s>N；通过包含平均值控制、均压控制和环流控制的协调策略实现注入的共模电压、环流与N_s相互配合，使电机在全速度范围内平滑稳定运行。

2.根据权利要求1所述的一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，其特征在于，计算N_s范围的下限，然后对其向上取整，如果得到的值满足小于N_s范围上限的条件，即完成N_s的设计。

3.根据权利要求2所述的一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，其特征在于，N_s的范围如下：

其中，U_CN为子模块电容电压额定值，U_dc为直流母线电压，K_uc和K_ii为实际注入成分的百分比，T_N是电机的额定转矩，p为电机的极对数，η为MMC系统的效率系数，I_sk和分别为输出电流的幅值和相位，N为模块数，C为模块电容值。

4.根据权利要求1所述的一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，其特征在于，平均值控制策略具体为：子模块的电容电压平均值由N_s控制，通过N_s将电容电压平均值降低至所需值获得低频波动的裕量用于适应电机的低速运行，同时通过改变N_s将电容电压平均值恢复至额定值用于适应电机的高速运行。

5.根据权利要求1所述的一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，其特征在于，均压控制策略具体为：设第i个子模块为上桥臂子模块，当上桥臂电流i_uk给子模块充电时，控制系数K_b取+1，当上桥臂电流i_uk给子模块放电时，控制系数K_b取-1；如果第i个子模块为下桥臂子模块，当下桥臂电流i_lk给子模块充电时，K_b取+1，当下桥臂电流i_uk给子模块放电时，K_b取-1。

6.根据权利要求5所述的一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，其特征在于，上桥臂、下桥臂每个子模块最终的控制电压如下：

其中，u_Con为控制器输出的控制电压，U_dc为直流母线电压，u_k(k＝a,b,c)为MMC输出电压，是矢量控制或其他电机控制算法的输出，与注入的共模电压u_com共同分配到2N-N_s个子模块当中，第三项将控制电压的平均值提升，用于降低子模块平均电容电压，通过与载波比较后实现N_s个子模块共同承担直流母线电压。

7.根据权利要求1所述的一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，其特征在于，环流控制策略具体为：减少环流的注入成分，配合平均值控制策略增大低速波动，根据选取的电机参数，开关器件参数，桥臂电流设计实际注入的百分比系数K_uc和K_ii，完成后再通过设计N_s个子模块配合注入成分，使电容电压波动的峰值不超过额定值。

8.根据权利要求7所述的一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，其特征在于，注入的共模电压u_com和环流i_inj为：

u_com＝K_ucU_comcosω_ht

i_inj＝K_iiU_dci_sk cosω_ht/(2U_com)

其中，U_com为注入共模电压的幅值，ω_h为注入高频成分的角频率；i_sk为MMC的输出电流，百分比系数K_uc和K_ii均小于1。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，其特征在于，当电机运行在低速区时，控制N_s不变；当电机升速至中速区后，转速升高，N_s减少至额定值N，即子模块电容电压升高至额定值；当电压恢复至额定值时，电机转速升至高速区。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的一种基于MMC的全速度范围电机驱动控制方法，其特征在于，当电机运行在低速区时，控制N_s不变；当电机升速至中速区后，首先将N_s减少至额定值N，即子模块电容电压升高至额定值，同时控制转速不变；当电压恢复至额定值后，控制电机升速。