CN109495001B - 模块化并联三电平Vienna整流器、控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种模块化并联三电平Vienna整流器、控制系统及方法，本公开有效抑制了系统的零序环流，输入电流的波形质量改善明显，适用于两台三电平Vienna整流器模块电流分配比例相等和不相等、输入滤波电感相等和不相等的工况。输入电流过零点畸变的消除充分考虑了滤波电感对电压矢量和电流矢量相对位置的影响，输入电流过零点畸变消除的效果优于传统方法，输入电流的总谐波畸变率降低。

Description

模块化并联三电平Vienna整流器、控制系统及方法

技术领域

本公开涉及一种模块化并联三电平Vienna整流器、控制系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，大功率整流器的应用需求逐渐增加，其中，三电平Vienna整流器具有功率器件数量少、成本低、输入电流总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion，THD)低、功率密度高、效率高等优势，得到了广泛关注。该拓扑可以应用于无线电通信、功率因数校正、风力发电等系统。

然而，单台三电平Vienna整流器的容量有限。为提升整流器系统的容量，通常采用单台大功率整流器或多台小功率整流器模块化并联来实现。然而，采用单台大功率整流器存在一些弊端，整流器系统的容量受到功率开关管容量的限制，同时降低了系统的可扩展性和可靠性。

模块化并联的方式提升了系统的容量、可靠性和效率，已成为大功率整流器系统发展的必然趋势。当多台三电平Vienna整流器系统采用共直流母线和交流母线的形式直接并联时，各个整流器模块之间不可避免地产生零序环流通路，当各个整流器模块的功率分配比例不同、输入滤波电感参数不相等时，零序环流问题将进一步加剧，造成系统的输入电流波形畸变，功率开关管的损耗增加，系统的效率降低，甚至造成系统停机或故障。同时，与传统T型三电平整流器不同，三电平Vienna整流器系统正常运行的需要满足的约束条件是输入电流的符号应与输入电压的符号相同。因此，在满足三电平Vienna整流器系统正常运行的约束条件下，研究并联三电平Vienna整流器系统的高性能环流控制方法具有重要的理论意义和实际应用价值。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种模块化并联三电平Vienna整流器、控制系统及方法，本公开实现了Vienna整流器系统容量的提升，各个整流器模块之间的零序环流得到了有效抑制，同时实现了中点平衡控制和输入电流过零点畸变的消除，降低了三电平Vienna整流器输入电流的总谐波畸变率。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种模块化并联三电平Vienna整流器，包括两台并联的三电平Vienna整流器，所述三电平Vienna整流器的输入端和输出端分别连接在一起，每台三电平Vienna整流器包括分别设置在每相双向功率开关管和每相桥臂上下分别设置的两个二极管，直流侧包括两个串联连接的滤波电容，两个滤波电容的中间形成一个中性点，每相桥臂的双向功率开关管的右端与直流侧中性点相连接，两台三电平Vienna整流器输出端的公共点连接负载。

作为进一步的限定，每相桥臂的开关状态分为P、O、N三种类型。

作为进一步的限定，第1台整流器的A相、B相、C相分别于第2台整流器的A相、B相、C相连接在一起，第1台整流器的直流侧正极、中性点、负极分别于第2台整流器的直流侧正极、中性点、负极连接在一起。

模块化并联三电平Vienna整流器的控制系统，包括上述整流器和控制系统，第1台三电平Vienna整流器为主机，第2台三电平Vienna整流器为从机，所述控制系统采用电压-电流双闭环控制方法，外环为直流电压环，采用PI调节器，实现直流输出电压的稳定，内环为电流环，以实现快速的动态响应；

所述控制系统采用锁相环实现电网电压定向，被配置为依次进行调制范围扩展、基于有限时间控制器的零序环流抑制、中点平衡控制、输入电流过零点畸变的消除和PWM驱动信号生成指令的执行。

作为进一步的限定，控制系统包括调制器、驱动电路、保护电路和信号采样及调理电路，所述调制器与驱动电路相连接，调制器输出的PWM信号经驱动电路送至功率开关管的门极，控制功率开关管的开通与关断，三电平Vienna整流器的输出信号经信号采样及调理电路连接到调制器，所述保护电路实现过流和过压保护的功能，所述信号采样及调理电路采样直流侧的上侧电容和下侧电容的电压、三电平Vienna整流器的输入电流和三相电网电压值。

采样每台三电平Vienna整流器的三相输入电流，通过abc/dqz坐标变换得到d轴、q轴和z轴的电流分量，在同步旋转坐标系中实现电流控制功能，对于每一台Vienna整流器，d轴电流的给定值与实际值作减法运算，得到d轴电流的误差信号，送入PI调节器，q轴电流的给定值设置为0，q轴电流的给定值与实际值作减法运算，得到q轴电流的误差信号，送入PI调节器；z轴电流控制的目的是实现零序环流抑制，采用有限时间控制器，d轴和q轴电流调节器的输出作为调制器模块的输入，采用基于载波的脉宽调制方法产生功率开关管的驱动信号，控制功率开关管的通断。

基于上述控制系统的控制方法，包括以下步骤：

进行调制范围的扩展，将三电平Vienna整流器的零序分量注入相应的三相调制波中；

零序环流的抑制通过对z轴电流分量的控制实现，将第1台三电平Vienna整流器z轴电流的参考值设置为0，将第1台三电平Vienna整流器z轴电流的参考值与第1台三电平Vienna整流器z轴电流的实际值作减法运算，得到z轴电流的误差信号，进行基于有限时间控制器的零序环流抑制；

采样第1台三电平Vienna整流器直流侧上侧电容和下侧电容的电压值，计算两个电容电压的偏差，采用比例控制器实现中点平衡控制，对三相调制波进行修正；

根据三相调制波判断参考电压矢量和电流矢量的所在扇区，并对三相调制波进行更新，生成最终的两台三电平Vienna整流器的三相调制波，生成PWM信号，控制功率开关管的通断。

作为进一步的限定，零序环流抑制过程中，设计有限时间控制器，抑制两台Vienna整流器之间的零序环流，引入前馈控制项v_z2-v_z1，以消除z轴电流系统的扰动量，零序环流有限时间控制器设计为

y_FTC＝K₁·sign(-i_z1)|-i_z1|^0.5+K₂·sign(-i_z1)+(v_z2-v_z1)

其中，K₁和K₂为零序环流有限时间控制器的控制参数，sign(·)为符号函数。为实现零序环流抑制与中点平衡控制之间的解耦，将零序环流有限时间控制器的输出变量y_FTC平均分成两部分，分别注入两台三电平Vienna整流器的三相调制波中，实现零序环流抑制功能。

作为进一步的限定，采用比例控制器实现中点平衡控制功能，中点平衡控制器设计为

y_NP＝k_NP·(v_N1-v_P1)

其中，k_NP为中点平衡控制器的比例系数，v_P1和v_N1分别为第1台三电平Vienna整流器上侧电容C_P1和下侧电容C_N1的电压，为避免中点平衡控制对零序环流抑制性能的影响，对两台三电平Vienna整流器均实施中点平衡控制功能。

计算参考电压矢量的相角θ_v，然后判断参考电压矢量所在的扇区S_v，具体方法为：当θ_v∈[0,π/6)时，S_v＝1；当θ_v∈[π/6,π/3)时，S_v＝2；当θ_v∈[π/3,π/2)时，S_v＝3；当θ_v∈[π/2,2π/3)时，S_v＝4；当θ_v∈[2π/3,5π/6)时，S_v＝5；当θ_v∈[5π/6,π)时，S_v＝6；当θ_v∈[π,7π/6)时，S_v＝7；当θ_v∈[7π/6,4π/3)时，S_v＝8；当θ_v∈[4π/3,3π/2)时，S_v＝9；当θ_v∈[3π/2,5π/3)时，S_v＝10；当θ_v∈[5π/3,11π/6)时，S_v＝11；当θ_v∈[11π/6,2π)时，S_v＝12。

参考电流矢量扇区判断，根据采样的三相输入电流i_kj，计算参考电流矢量的相角θ_i，判断参考电流矢量所在的扇区S_i，具体方法为：当θ_i∈[0,π/6)时，S_i＝1；当θ_i∈[π/6,π/3)时，S_i＝2；当θ_i∈[π/3,π/2)时，S_i＝3；当θ_i∈[π/2,2π/3)时，S_i＝4；当θ_i∈[2π/3,5π/6)时，S_i＝5；当θ_i∈[5π/6,π)时，S_i＝6；当θ_i∈[π,7π/6)时，S_i＝7；当θ_i∈[7π/6,4π/3)时，S_i＝8；当θ_i∈[4π/3,3π/2)时，S_i＝9；当θ_i∈[3π/2,5π/3)时，S_i＝10；当θ_i∈[5π/3,11π/6)时，S_i＝11；当θ_i∈[11π/6,2π)时，S_i＝12。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)与传统基于两电平拓扑的整流器系统相比，系统的输出波形质量提高，功率器件的电压应力减小；

(2)与传统T型三电平整流器并联系统相比，功率开关管的数量减少，系统的成本降低；

(3)模块化并联结构提升了三电平Vienna整流器系统的容量、可靠性和效率；

(4)功率开关管无需设置死区时间，避免了死区时间引起的波形畸变和零序环流，同时系统的可靠性得以提高；

(5)充分考虑了滤波电感对电压矢量和电流矢量相对位置的影响，输入电流过零点畸变消除的效果优于传统方法，输入电流的总谐波畸变率降低；

(6)有限时间零序环流控制器有效抑制了系统的零序环流，输入电流的波形质量改善明显；

(7)有限时间零序环流抑制方法适用于两台三电平Vienna整流器模块电流分配比例相等和不相等、输入滤波电感相等和不相等的工况。

(8)实现了中点平衡控制与零序环流抑制的解耦。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明提出的并联三电平Vienna整流器系统的拓扑结构；

图2为整个并联三电平Vienna整流器系统的控制框图；

图3为基于载波的脉宽调制方法的流程图；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

本发明实施例提供了一种模块化并联三电平Vienna整流器及其控制系统。

并联三电平Vienna整流器系统将各个整流器模块的直流侧和交流侧直接相连接，降低了系统的硬件成本，提升了整个整流器系统的容量，提高了系统的效率和可靠性。整个系统采用主从控制的架构，第1台三电平Vienna整流器为主机，第2台三电平Vienna整流器为从机。整个系统采用电压-电流双闭环控制方法，外环为直流电压环，采用PI调节器，实现直流输出电压的稳定。内环为电流环，目的是实现快速的动态响应。采用锁相环实现电网电压定向。具体的实施步骤包括调制范围扩展、基于有限时间控制器的零序环流抑制、中点平衡控制、输入电流过零点畸变的消除和PWM驱动信号生成。该方法设计的有限时间零序环流控制器有效抑制了系统的零序环流，输入电流的波形质量改善明显，适用于两台三电平Vienna整流器模块电流分配比例相等和不相等、输入滤波电感相等和不相等的工况。输入电流过零点畸变的消除充分考虑了滤波电感对电压矢量和电流矢量相对位置的影响，输入电流过零点畸变消除的效果优于传统方法，输入电流的总谐波畸变率降低。

图1为本发明研究的模块化并联三电平Vienna整流器系统拓扑结构图。

如图1所示，整个系统包括两台并联连接的三电平Vienna整流器。每台三电平Vienna整流器系统包括三个双向功率开关管和六个二极管。直流侧包括两个串联连接的滤波电容，两个滤波电容的中间形成一个中性点，每相桥臂的双向功率开关管的右端与中性点相连接。

每个双向功率开关管包括两个共发射极连接的功率开关管，应理解，功率开关管为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)；功率开关管也可采用其他形式晶体管来实现。

每相桥臂的开关状态分为P、O、N三种类型。当第j台三电平Vienna整流器的k相桥臂的双向功率开关管S_kj开通时，该相桥臂的工作状态记为O；当第j台三电平Vienna整流器的k相桥臂的双向功率开关管S_kj关断、且k相桥臂的电流由电网流入整流器时，该相桥臂的工作状态记为P；当第j台三电平Vienna整流器的k相桥臂的双向功率开关管S_kj关断、且k相桥臂的电流由整流器流入电网时，该相桥臂的工作状态记为N。(j＝1,2；k＝a,b,c)

将两台三电平Vienna整流器的交流输入侧和直流输出侧分别对应连接在一起，即：第1台整流器的A相、B相、C相分别于第2台整流器的A相、B相、C相连接在一起，第1台整流器的直流侧正极、中性点、负极分别于第2台整流器的直流侧正极、中性点、负极连接在一起。

其中，功率开关管的开通与关断由控制系统完成。

在具体实施中，控制系统包括调制器、驱动电路、保护电路、信号采样及调理电路。调制器与驱动电路相连接，调制器输出的PWM信号经驱动电路送至功率开关管的门极，控制功率开关管的开通与关断。三电平Vienna整流器的输出信号经信号采样及调理电路连接到调制器，所述保护电路实现过流和过压保护的功能。

其中，信号采样及调理电路采样直流侧的上侧电容和下侧电容的电压、三电平Vienna整流器的输入电流和三相电网电压值。

图2为本发明提出的模块化并联三电平Vienna整流器的控制系统。

本发明实施例的一种模块化并联三电平Vienna整流器的控制系统，整个系统采用主从控制的架构，第1台三电平Vienna整流器为主机，第2台三电平Vienna整流器为从机。整个系统采用电压-电流双闭环控制方法，外环为直流电压环，采用PI调节器，实现直流输出电压的稳定。内环为电流环，目的是实现快速的动态响应。采用锁相环(PLL)实现电网电压定向。

直流电压PI调节器的输出作为d轴电流的给定

两台三电平Vienna整流器按照设定的分配比例进行功率分配，第1台Vienna整流器的d轴电流给定值为

第2台Vienna整流器的d轴电流给定值为

其中，λ为分配因子，且满足0<λ<1。

采样每台三电平Vienna整流器的三相输入电流，通过abc/dqz坐标变换得到d轴、q轴和z轴的电流分量，在同步旋转坐标系中实现电流控制功能。对于每一台Vienna整流器，d轴电流的给定值与实际值作减法运算，得到d轴电流的误差信号，送入PI调节器；为实现单位功率因数运行，q轴电流的给定值设置为0，q轴电流的给定值与实际值作减法运算，得到q轴电流的误差信号，送入PI调节器；z轴电流控制的目的是实现零序环流抑制，采用有限时间控制器。d轴和q轴电流调节器的输出作为调制器模块的输入，采用基于载波的脉宽调制(Carrier-Based Pulse Width Modulation，CBPWM)方法产生功率开关管的驱动信号，控制功率开关管的通断。

图3为控制方法的流程图。

具体的实施步骤如下：

步骤1：调制范围扩展

设第j台(j＝1,2)三电平Vienna整流器的三相调制波为v_aj、v_bj、v_cj，则零序分量表达式为

其中，v_{j max}＝max{v_aj,v_bj,v_cj}，v_{j min}＝min{v_aj,v_bj,v_cj}。

为保证三相调制波不能超出区间[-1,1]之外，零序分量需要满足的约束条件为

-v_{j min}-1≤v_zj≤1-v_{j max} (4)

将第j台三电平Vienna整流器的零序分量注入相应的三相调制波中，得到

步骤2：基于有限时间控制器的零序环流抑制

对于两台三电平Vienna整流器组成的并联系统，第1台和第2台三电平Vienna整流器的零序环流大小相等、方向相反，即

i_z1＝-i_z2＝i_a1+i_b1+i_c1＝-(i_a2+i_b2+i_c2) (6)

零序环流的抑制通过对z轴电流分量的控制实现，将第1台三电平Vienna整流器z轴电流的参考值i_{z1_ref}设置为0，将第1台三电平Vienna整流器z轴电流的参考值i_{z1_ref}与第1台三电平Vienna整流器z轴电流的实际值i_z1作减法运算，得到z轴电流的误差信号，送入零序环流有限时间控制器，此外，引入前馈控制项v_z2-v_z1，以消除z轴电流系统的扰动量，零序环流有限时间控制器设计为

y_FTC＝K₁·sign(-i_z1)|-i_z1|^0.5+K₂·sign(-i_z1)+(v_z2-v_z1) (7)

其中，K₁和K₂为零序环流有限时间控制器的控制参数，sign(·)为符号函数。

为保证三相调制波不能超出区间[-1,1]之外，零序环流有限时间控制器的输出变量y_FTC需要满足的约束条件为

l₁·max{-v_1min-1,-v_2min-1}≤y_FTC≤l₁·min{1-v_1max,1-v_2max} (8)

其中，0<l₁<1。

为实现零序环流抑制与中点平衡控制之间的解耦，将零序环流有限时间控制器的输出变量y_FTC平均分成两部分，分别注入两台三电平Vienna整流器的三相调制波中，实现零序环流抑制功能。

第1台三电平Vienna整流器的三相调制波修正为

第2台三电平Vienna整流器的三相调制波修正为

步骤3：中点平衡控制

采样第1台三电平Vienna整流器直流侧上侧电容(C_P1)和下侧电容(C_N1)的电压值，计算两个电容电压的偏差

Δv＝v_N1-v_P1 (11)

其中，v_P1和v_N1分别为第1台三电平Vienna整流器上侧电容C_P1和下侧电容C_N1的电压。

采用比例控制器实现中点平衡控制功能，中点平衡控制器的输出量可以表示为

y_NP＝k_NP·(v_N1-v_P1) (12)

其中，k_NP为中点平衡控制器的比例系数。

为保证三相调制波不能超出区间[-1,1]之外，中点平衡控制器的输出量y_NP需要满足的约束条件为

l₂·max{-v_1min-1,-v_2min-1}≤y_NP≤l₂·min{1-v_1max,1-v_2max} (13)

其中，0<l₂<1。

式(8)和式(13)中的l₁和l₂需要满足的条件为

l₁+l₂<1

为避免中点平衡控制对零序环流抑制性能的影响，对两台三电平Vienna整流器均实施中点平衡控制功能，第1台三电平Vienna整流器的三相调制波进一步修正为

第2台三电平Vienna整流器的三相调制波进一步修正为

步骤4：输入电流过零点畸变的消除

考虑滤波器参数引起的电压矢量和电流矢量的扇区差异，发明了一种电压矢量-电流矢量联合判据，包括参考电压矢量所在扇区判断、参考电流矢量扇区判断、标志位(Flag)的确定方法和消除电流过零点畸变补偿量(y_ZCDj)的计算规则。其中，标志位Flag用于确定消除电流过零点畸变补偿量的值。设参考电压矢量所在的扇区为S_v，参考电流矢量所在的扇区为S_i。

参考电压矢量所在扇区判断。根据步骤3中的三相调制波v_kj,3(j＝1,2；k＝a,b,c)计算参考电压矢量的相角θ_v，然后判断参考电压矢量所在的扇区S_v。具体方法为：当θ_v∈[0,π/6)时，S_v＝1；当θ_v∈[π/6,π/3)时，S_v＝2；当θ_v∈[π/3,π/2)时，S_v＝3；当θ_v∈[π/2,2π/3)时，S_v＝4；当θ_v∈[2π/3,5π/6)时，S_v＝5；当θ_v∈[5π/6,π)时，S_v＝6；当θ_v∈[π,7π/6)时，S_v＝7；当θ_v∈[7π/6,4π/3)时，S_v＝8；当θ_v∈[4π/3,3π/2)时，S_v＝9；当θ_v∈[3π/2,5π/3)时，S_v＝10；当θ_v∈[5π/3,11π/6)时，S_v＝11；当θ_v∈[11π/6,2π)时，S_v＝12。

参考电流矢量扇区判断。根据采样的三相输入电流i_kj(j＝1,2；k＝a,b,c)计算参考电流矢量的相角θ_i，判断参考电流矢量所在的扇区S_i。具体方法为：当θ_i∈[0,π/6)时，S_i＝1；当θ_i∈[π/6,π/3)时，S_i＝2；当θ_i∈[π/3,π/2)时，S_i＝3；当θ_i∈[π/2,2π/3)时，S_i＝4；当θ_i∈[2π/3,5π/6)时，S_i＝5；当θ_i∈[5π/6,π)时，S_i＝6；当θ_i∈[π,7π/6)时，S_i＝7；当θ_i∈[7π/6,4π/3)时，S_i＝8；当θ_i∈[4π/3,3π/2)时，S_i＝9；当θ_i∈[3π/2,5π/3)时，S_i＝10；当θ_i∈[5π/3,11π/6)时，S_i＝11；当θ_i∈[11π/6,2π)时，S_i＝12。

标志位(Flag)的确定方法如表1所示。消除电流过零点畸变补偿量(y_ZCDj)的计算规则如表2所示。

表1标志位(Flag)的确定方法

表2第j台三电平Vienna整流器消除电流过零点畸变补偿量(y_ZCDj)的计算规则(j＝1,2)

为消除三电平Vienna整流器的输入电流存在的波形畸变，第1台和第2台三电平Vienna整流器的三相调制波更新为

(5)PWM驱动信号生成

将最终得到的两台三电平Vienna整流器的三相调制波(m_aj,m_bj,m_cj；j＝1,2)，与三角载波比较，生成PWM信号，控制功率开关管的通断。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种模块化并联三电平Vienna整流器控制系统的控制方法，其特征是：

该方法基于一种模块化并联三电平Vienna整流器的控制系统；该系统包括模块化并联三电平Vienna整流器和控制系统；所述模块化并联三电平Vienna整流器包括两台并联的三电平Vienna整流器，所述三电平Vienna整流器的输入端和输出端分别连接在一起，每台三电平Vienna整流器包括分别设置在每相双向功率开关管和每相桥臂上下分别设置的两个二极管，直流侧包括两个串联连接的滤波电容，两个滤波电容的中间形成一个中性点，每相桥臂的双向功率开关管的右端与直流侧中性点相连接，两台三电平Vienna整流器输出端的公共点连接负载；第1台三电平Vienna整流器为主机，第2台三电平Vienna整流器为从机，所述控制系统采用电压-电流双闭环控制方法，外环为直流电压环，采用PI调节器，实现直流输出电压的稳定，内环为电流环，以实现快速的动态响应；

所述控制系统采用锁相环实现电网电压定向，被配置为依次进行调制范围扩展、基于有限时间控制器的零序环流抑制、中点平衡控制、输入电流过零点畸变的消除和PWM驱动信号生成指令的执行；

具体是以下步骤：

进行调制范围的扩展，将三电平Vienna整流器的零序分量注入相应的三相调制波中；

零序环流的抑制通过对z轴电流分量的控制实现，将第1台三电平Vienna整流器z轴电流的参考值设置为0，将第1台三电平Vienna整流器z轴电流的参考值与第1台三电平Vienna整流器z轴电流的实际值作减法运算，得到z轴电流的误差信号，进行基于有限时间控制器的零序环流抑制；

采样第1台三电平Vienna整流器直流侧上侧电容和下侧电容的电压值，计算两个电容电压的偏差，采用比例控制器实现中点平衡控制，对三相调制波进行修正；

根据三相调制波判断参考电压矢量和电流矢量的所在扇区，采用一种电压矢量-电流矢量联合判据，计算消除Vienna整流器系统的电流过零点畸变的补偿量，并对三相调制波进行更新，生成最终的两台三电平Vienna整流器的三相调制波，生成PWM信号，控制功率开关管的通断；

采用一种电压矢量-电流矢量联合判据计算消除Vienna整流器系统的电流过零点畸变的补偿量，具体包括参考电压矢量所在扇区判断、参考电流矢量扇区判断、标志位的确定方法和消除电流过零点畸变补偿量的计算规则。

2.如权利要求1所述的一种模块化并联三电平Vienna整流器控制系统的控制方法，其特征是：第1台整流器的A相、B相、C相分别于第2台整流器的A相、B相、C相连接在一起，第1台整流器的直流侧正极、中性点、负极分别于第2台整流器的直流侧正极、中性点、负极连接在一起。

3.如权利要求1中所述的一种模块化并联三电平Vienna整流器控制系统的控制方法，其特征是：控制系统包括调制器、驱动电路、保护电路和信号采样及调理电路，所述调制器与驱动电路相连接，调制器输出的PWM信号经驱动电路送至功率开关管的门极，控制功率开关管的开通与关断，三电平Vienna整流器的输出信号经信号采样及调理电路连接到调制器，所述保护电路实现过流和过压保护的功能，所述信号采样及调理电路采样直流侧的上侧电容和下侧电容的电压、三电平Vienna整流器的输入电流和三相电网电压值。

4.如权利要求1中所述的一种模块化并联三电平Vienna整流器控制系统的控制方法，其特征是：所述控制系统根据采样每台三电平Vienna整流器的三相输入电流，通过abc/dqz坐标变换得到d轴、q轴和z轴的电流分量，在同步旋转坐标系中实现电流控制功能，对于每一台Vienna整流器，d轴电流的给定值与实际值作减法运算，得到d轴电流的误差信号，送入PI调节器，q轴电流的给定值设置为0，q轴电流的给定值与实际值作减法运算，得到q轴电流的误差信号，送入PI调节器；z轴电流控制的目的是实现零序环流抑制，采用有限时间控制器，d轴和q轴电流调节器的输出作为调制器模块的输入，采用基于载波的脉宽调制方法产生功率开关管的驱动信号，控制功率开关管的通断。

5.如权利要求1所述的一种模块化并联三电平Vienna整流器控制系统的控制方法，其特征是：零序环流抑制过程中，设计有限时间控制器，抑制两台Vienna整流器之间的零序环流，引入前馈控制项v_z2-v_z1，以消除z轴电流系统的扰动量，零序环流有限时间控制器设计为

yFTC＝K₁·sign(-i_z1)|-i_z1|^0.5+K₂·sign(-i_z1)+(v_z2-v_z1)

其中，K₁和K₂为零序环流有限时间控制器的控制参数，sign(·)为符号函数； 为实现零序环流抑制与中点平衡控制之间的解耦，将零序环流有限时间控制器的输出变量y_FTC平均分成两部分，分别注入两台三电平Vienna整流器的三相调制波中，实现零序环流抑制功能。

6.如权利要求1所述的一种模块化并联三电平Vienna整流器控制系统的控制方法，其特征是：采用比例控制器实现中点平衡控制功能，中点平衡控制器设计为

y_NP＝k_NP·(v_N1-v_P1)

其中，k_NP为中点平衡控制器的比例系数，v_P1和v_N1分别为第1台三电平Vienna整流器上侧电容C_P1和下侧电容C_N1的电压，为避免中点平衡控制对零序环流抑制性能的影响，对两台三电平Vienna整流器均实施中点平衡控制功能。

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