CN115800713B - 一种电流源型变换器均流控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流源型变换器均流控制系统及方法，通过第一转换模块对电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压进行dq变换，并经过锁相环生成变换相位；然后，第二变换模块根据电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流和变换相位生成第一电流信号和第二电流信号，再加上直流电流外环生成的第三电流信号，经交流电流内环生成第二电压信号和第三电压信号，进而第三变换模块根据变换相位、第二电压信号和第三电压信号生成调制信号；最后，第二控制模块根据调制信号、总输出电流实际值和目标子模块的直流侧电流生成脉冲波以对目标子模块进行均流控制，实现了简单、低成本的电流源型模块化多电平变换器的均流控制。

Description

一种电流源型变换器均流控制系统及方法

技术领域

本申请涉及新能源技术领域，尤其是一种电流源型变换器均流控制系统及方法。

背景技术

目前氢能产业快速增长，传统能源产业与新能源产业结合可以形成良性循环，降低成本，进而促进新的市场需求。随着制氢装备如电解槽等所需的功率越来越大，制氢电源的电路拓扑结构的功率传输能力也需要进行相应提升。然而，传统的制氢电源的网侧功率因数较低、谐波含量较高，随着制氢功率的提升，将会对附近电网电能质量造成不良影响。因此，兼具高功率输出能力和良好并网性能的大功率制氢电源的研制非常重要。

以电流源型模块化多电平变换器作为制氢电源具有一定的技术优点。首先，电流源型模块化多电平变换器的电路拓扑结构为降压型，而制氢电源的输出电压一般较低，故电流源型模块化多电平变换器只需一级结构即可完成功率转换；其次，电流源型模块化多电平变换器的直流侧电感对于负载的短路保护具有天然的优势，可以衰减故障电流上升率。然而，与电压源型模块化多电平变换器的子模块均压问题相似，电流源型模块化多电平变换器也存在子模块均流的问题，而现有的针对电流源型模块化多电平变换器的均流控制方法基于空间矢量调制方法，通过修正二值逻辑开关状态进行调制以实现均流控制，控制策略复杂，成本较高且不易实施、推广。

发明内容

本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明实施例提供一种电流源型变换器均流控制系统及方法，简单、低成本地实现了电流源型模块化多电平变换器的均流控制。

为了达到上述技术目的，本发明实施例所采取的技术方案包括：

一方面，本发明实施例提供了一种电流源型变换器均流控制系统，用于电流源型模块化多电平变换器的均流控制，所述电流源型模块化多电平变换器包括若干个子模块，所述电流源型变换器均流控制系统包括第一控制模块和若干个第二控制模块，所述第二控制模块的数量与所述子模块的数量相同，每个所述第二控制模块单独控制一个所述子模块，所述第一控制模块包括：

第一变换模块，用于对所述电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压进行dq变换，生成第一电压信号，所述第一电压信号为所述三相并网电压对应的q轴上的电压信号；

锁相环，用于根据所述第一电压信号生成变换相位；

第二变换模块，用于根据所述电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流和所述变换相位生成第一电流信号和第二电流信号，所述第一电流信号为所述三相并网电流对应的d轴上的电流信号，所述第二电流信号为所述三相并网电流对应的q轴上的电流信号；

直流电流外环，用于根据所述电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值和总输出电流参考值生成第三电流信号，所述第三电流信号为d轴的电流参考值；

交流电流内环，用于根据所述第一电流信号、所述第二电流信号和所述第三电流信号生成第二电压信号和第三电压信号，所述第二电压信号为d轴的电压参考值，所述第三电压信号为q轴的电压参考值；

第三变换模块，用于根据所述变换相位、所述第二电压信号和所述第三电压信号生成调制信号；

所述第二控制模块用于根据所述调制信号、所述总输出电流实际值和目标子模块的直流侧电流生成脉冲波，所述脉冲波用于对所述目标子模块进行均流控制，所述目标子模块为所述第二控制模块所单独控制的子模块。

另外，根据本发明上述实施例的一种电流源型变换器均流控制系统，还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，本发明实施例的一种电流源型变换器均流控制系统中，所述锁相环包括第一PI控制器和第一积分环节；

所述第一PI控制器根据所述第一电压信号生成第一控制值，所述第一积分环节根据所述第一控制值生成所述变换相位。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述直流电流外环包括第一比较模块和第二PI控制器；

所述第一比较模块将所述总输出电流实际值与所述总输出电流参考值进行比较，得到第一差值，所述第二PI控制器根据所述第一差值生成所述第三电流信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述交流电流内环包括第二比较模块、第三比较模块、第三PI控制器和第四PI控制器；

所述第二比较模块将所述第一电流信号与所述第三电流信号进行比较，得到第二差值，所述第三PI控制器根据所述第二差值生成所述第二电压信号；

所述第三比较模块将所述第二电流信号与0进行比较，得到第三差值，所述第四PI控制器根据所述第三差值生成所述第三电压信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第二控制模块包括第四比较模块、第二积分环节、第五PI控制器、相加模块、相乘模块和调制模块；

所述第二积分环节根据所述总输出电流实际值生成所述目标子模块的直流侧电流参考值，所述第四比较模块将所述目标子模块的直流侧电流与所述直流侧电流参考值进行比较，得到第四差值，所述第五PI控制器根据所述第四差值生成第二控制值，所述相加模块将所述第二控制值与1相加，得到第三控制值，所述相乘模块将所述第三控制值与所述调制信号相乘，生成调制波，所述调制模块调制所述调制波，生成所述脉冲波。

另一方面，本发明实施例提出了一种电流源型变换器均流控制方法，所述方法应用于电流源型变换器均流控制系统，所述电流源型变换器均流控制系统用于电流源型模块化多电平变换器的均流控制，所述电流源型模块化多电平变换器包括若干个子模块，所述电流源型变换器均流控制系统包括第一控制模块和若干个第二控制模块，所述第二控制模块的数量与所述子模块的数量相同，每个所述第二控制模块单独控制一个所述子模块，所述第一控制模块包括第一变换模块、第二变换模块、第三变换模块、锁相环、直流电流外环和交流电流内环，所述电流源型变换器均流控制方法包括：

通过所述第一变换模块对所述电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压进行dq变换，生成第一电压信号，所述第一电压信号为所述三相并网电压对应的q轴上的电压信号；

根据所述第一电压信号，通过所述锁相环生成变换相位；

根据所述电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流和所述变换相位，通过所述第二变换模块生成第一电流信号和第二电流信号，所述第一电流信号为所述三相并网电流对应的d轴上的电流信号，所述第二电流信号为所述三相并网电流对应的q轴上的电流信号；

根据所述电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值和总输出电流参考值，通过所述直流电流外环生成第三电流信号，所述第三电流信号为d轴的电流参考值；

根据所述第一电流信号、所述第二电流信号和所述第三电流信号，通过所述交流电流内环生成第二电压信号和第三电压信号，所述第二电压信号为d轴的电压参考值，所述第三电压信号为q轴的电压参考值；

根据所述变换相位、所述第二电压信号和所述第三电压信号，通过所述第三变换模块生成调制信号；

根据所述调制信号、所述总输出电流实际值和目标子模块的直流侧电流，通过所述第二控制模块生成脉冲波，所述脉冲波用于对所述目标子模块进行均流控制，所述目标子模块为所述第二控制模块所单独控制的子模块。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述锁相环包括第一PI控制器和第一积分环节；

所述根据所述第一电压信号，通过所述锁相环生成变换相位，包括：

根据所述第一电压信号，通过所述第一PI控制器生成第一控制值；

根据所述第一控制值，通过所述第一积分环节生成所述变换相位。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述直流电流外环包括第一比较模块和第二PI控制器；

所述根据所述电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值和总输出电流参考值，通过所述直流电流外环生成第三电流信号，包括：

通过所述第一比较模块将所述总输出电流实际值与所述总输出电流参考值进行比较，得到第一差值；

根据所述第一差值，通过所述第二PI控制器生成所述第三电流信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述交流电流内环包括第二比较模块、第三比较模块、第三PI控制器和第四PI控制器；

所述根据所述第一电流信号、所述第二电流信号和所述第三电流信号，通过所述交流电流内环生成第二电压信号和第三电压信号，包括：

通过所述第二比较模块将所述第一电流信号与所述第三电流信号进行比较，得到第二差值；

根据所述第二差值，通过所述第三PI控制器生成所述第二电压信号；

通过所述第三比较模块将所述第二电流信号与0进行比较，得到第三差值；

根据所述第三差值，通过所述第四PI控制器生成所述第三电压信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第二控制模块包括第四比较模块、第二积分环节、第五PI控制器、相加模块、相乘模块和调制模块；

所述根据所述调制信号、所述总输出电流参考值和目标子模块的直流侧电流，通过所述第二控制模块生成脉冲波，包括：

根据所述总输出电流实际值，通过所述第二积分环节生成所述目标子模块的直流侧电流参考值；

通过所述第四比较模块将所述目标子模块的直流侧电流与所述直流侧电流参考值进行比较，得到第四差值；

根据所述第四差值，通过所述第五PI控制器生成第二控制值；

通过所述相加模块将所述第二控制值与1相加，得到第三控制值；

通过所述相乘模块将所述第三控制值与所述调制信号相乘，生成调制波；

通过所述调制模块调制所述调制波，生成所述脉冲波。

本发明的优点和有益效果：

本发明实施例在电流源型变换器均流控制系统及方法，用于电流源型模块化多电平变换器的均流控制，通过第一控制模块生成调制信号，其中，第一转换模块对电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压进行dq变换，并经过锁相环生成变换相位。然后，第二变换模块根据电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流和变换相位生成第一电流信号和第二电流信号，再加上直流电流外环根据电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值和总输出电流参考值生成的第三电流信号，经交流电流内环生成第二电压信号和第三电压信号，进而第三变换模块根据变换相位、第二电压信号和第三电压信号生成调制信号；最后，第二控制模块根据调制信号、总输出电流实际值和目标子模块的直流侧电流生成脉冲波以对目标子模块进行均流控制，实现了简单、低成本的电流源型模块化多电平变换器的均流控制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本申请实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本申请的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。

图1为本发明实施例应用的电流源型模块化多电平变换器的结构示意图；

图2为本发明一种电流源型变换器均流控制系统具体实施例的结构示意图；

图3为本发明一种电流源型变换器均流控制方法具体实施例的流程示意图。

附图标记：210、第一控制模块；211、第一变换模块；212、锁相环；213、第二变换模块；214、直流电流外环；215、交流电流内环；216、第三变换模块；220、第二控制模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以电流源型模块化多电平变换器作为制氢电源具有一定的技术优点。首先，电流源型模块化多电平变换器的电路拓扑结构为降压型，而制氢电源的输出电压一般较低，故电流源型模块化多电平变换器只需一级结构即可完成功率转换；其次，电流源型模块化多电平变换器的直流侧电感对于负载的短路保护具有天然的优势，可以衰减故障电流上升率。然而，与电压源型模块化多电平变换器的子模块均压问题相似，电流源型模块化多电平变换器也存在子模块均流的问题，而现有的针对电流源型模块化多电平变换器的均流控制方法基于空间矢量调制方法，通过修正二值逻辑开关状态进行调制以实现均流控制，控制策略复杂，成本较高且不易实施、推广。为此，本发明提出了一种电流源型变换器均流控制系统及方法，用于电流源型模块化多电平变换器的均流控制，通过第一控制模块生成调制信号，其中，第一转换模块对电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压进行dq变换，并经过锁相环生成变换相位。然后，第二变换模块根据电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流和变换相位生成第一电流信号和第二电流信号，再加上直流电流外环根据电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值和总输出电流参考值生成的第三电流信号，经交流电流内环生成第二电压信号和第三电压信号，进而第三变换模块根据变换相位、第二电压信号和第三电压信号生成调制信号；最后，第二控制模块根据调制信号、总输出电流实际值和目标子模块的直流侧电流生成脉冲波以对目标子模块进行均流控制，实现了简单、低成本的电流源型模块化多电平变换器的均流控制。

下面参照附图详细描述根据本发明实施例提出的一种电流源型变换器均流控制系统及方法，首先描述根据本发明实施例提出的一种电流源型变换器均流控制系统。

本发明实施例中的一种电流源型变换器均流控制系统，用于如图1所示的电流源型模块化多电平变换器的均流控制，其中电流源型模块化多电平变换器包括若干个子模块(N个子模块)，每个子模块中包括多个开关器件。参照图1，子模块1的直流侧电流为i_L1，子模块2的直流侧电流为i_L2，子模块N的直流侧电流为i_LN，电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值为i_o，总输出电流参考值为i_oref，三相并网电压为u_abc(u_a、u_b、u_c)，对应的三相并网电流为i_abc(i_a、i_b、i_c)。

图2示出了本发明实施例的一种电流源型变换器均流控制系统的结构，参照图2，电流源型变换器均流控制系统包括第一控制模块210和若干个第二控制模块220，第二控制模块220的数量与子模块的数量相同，每个第二控制模块220单独控制一个子模块，第一控制模块210包括：

第一变换模块211，用于对电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压u_abc进行dq变换，生成第一电压信号e_q，第一电压信号e_q为三相并网电压u_abc对应的q轴上的电压信号；

锁相环212，用于根据第一电压信号e_q生成变换相位θ_pll；

第二变换模块213，用于根据电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流i_abc和变换相位θ_pll生成第一电流信号i_d和第二电流信号i_q，第一电流信号i_d为三相并网电流i_abc对应的d轴上的电流信号，第二电流信号i_q为三相并网电流i_abc对应的q轴上的电流信号；

直流电流外环214，用于根据电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值i_o和总输出电流参考值i_oref生成第三电流信号I_dref，第三电流信号I_dref为d轴的电流参考值；

交流电流内环215，用于根据第一电流信号i_d、第二电流信号i_q和第三电流信号I_dref生成第二电压信号V_dref和第三电压信号V_qref，第二电压信号V_dref为d轴的电压参考值，第三电压信号V_qref为q轴的电压参考值；

第三变换模块216，用于根据变换相位θ_pll、第二电压信号V_dref和第三电压信号V_qref生成调制信号m_abc；

第二控制模块220用于根据调制信号m_abc、总输出电流实际值i_o和目标子模块的直流侧电流i_LN生成脉冲波，脉冲波用于对目标子模块进行均流控制，目标子模块为第二控制模块220所单独控制的子模块。

其中，第一变换模块211、第二变换模块213和第三变换模块216为本发明实施例中进行dq变换的模块。根据先验知识可知，dq变换是分析同步电动机运行的一种坐标变换，将定子的a、b、c三相电流/电压投影到随着转子旋转的直轴(d轴)、交轴(q轴)以及垂直于dq平面的零轴(0轴)上，从而实现对定子电感矩阵的对角化，在本发明实施例中简化了对电流源型模块化多电平变换器的运行分析。dq变换包括正变换和逆变换，可以理解的是，dq正变换是将abc坐标系变换到dq坐标系，dq逆变换是将dq坐标系变换到abc坐标系。

在本发明的实施例中，第一变换模块211对电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压u_abc进行dq正变换生成第一电压信号e_q：

第二变换模块213根据电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流i_abc和锁相环212根据第一电压信号e_q生成的变换相位θ_pll进行dq正变换，生成第一电流信号i_d和第二电流信号i_q：

第三变换模块216根据变换相位θ_pll、第二电压信号V_dref和第三电压信号V_qref进行dq逆变换，生成调制信号m_abc：

根据先验知识可知，锁相环212是基于自动控制原理的反馈控制电路。在本发明的一些实施例中，锁相环212根据输入的第一电压信号e_q控制锁相环212环路内部振荡信号的频率和相位，从而实现输出的变换相位θ_pll对第一电压信号e_q的相位的自动跟踪。

作为一种可选的实施方式，锁相环212包括第一PI控制器和第一积分环节；

第一PI控制器根据第一电压信号e_q生成第一控制值，第一积分环节根据第一控制值生成变换相位θ_pll。

根据先验知识可知，PI控制器是一种线性控制器，根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，并基于控制量对被控对象进行控制，以减小实际输出值与给定值的偏差。在本发明的一些实施例中，第一PI控制器根据第一电压信号e_q输出第一控制值，减小了信号扰动对第一电压信号e_q的干扰，提升了第一变换模块211输出的第一电压信号e_q的稳态性能。

作为一种可选的实施方式，直流电流外环214包括第一比较模块和第二PI控制器；

第一比较模块将总输出电流实际值i_o与总输出电流参考值i_oref进行比较，得到第一差值，第二PI控制器根据第一差值生成第三电流信号。

可以理解的是，在一些实施例中，第一差值为总输出电流实际值i_o与总输出电流参考值i_oref之间的差值，将第一差值经第二PI控制器进行无差控制，输出d轴的电流参考值，即第三电流信号I_dref。

作为一种可选的实施方式，交流电流内环215包括第二比较模块、第三比较模块、第三PI控制器和第四PI控制器；

第二比较模块将第一电流信号i_d与第三电流信号I_dref进行比较，得到第二差值，第三PI控制器根据第二差值生成第二电压信号V_dref；

第三比较模块将第二电流信号i_q与0进行比较，得到第三差值，第四PI控制器根据第三差值生成第三电压信号V_qref。

可以理解的是，在一些实施例中，第二差值为三相并网电流对应的d轴上的电流信号与d轴的电流参考值之间的差值，将第二差值经第三PI控制器进行无差控制，输出d轴的电压参考值，即第二电压信号V_dref；第三差值为三相并网电流对应的q轴上的电流信号与0之间的差值，将第三差值经第四PI控制器进行无差控制，输出q轴的电压参考值，即第三电压信号V_qref。

作为一种可选的实施方式，第二控制模块220包括第四比较模块、第二积分环节、第五PI控制器、相加模块、相乘模块和调制模块；

第二积分环节根据总输出电流实际值i_o生成目标子模块的直流侧电流参考值，第四比较模块将目标子模块的直流侧电流i_LN与直流侧电流参考值进行比较，得到第四差值，第五PI控制器根据第四差值生成第二控制值，相加模块将第二控制值与1相加，得到第三控制值，相乘模块将第三控制值与调制信号m_abc相乘，生成调制波m_abc ^′，调制模块对调制波_abc ^′进行调制，生成脉冲波。

其中，可以理解的是，在一些实施例中，本发明实施例应用的电流源型模块化多电平变换器包括N个子模块，通过第二积分环节计算电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值i_o的得到电流源型模块化多电平变换器各个子模块的直流侧电流参考值。

在一些实施例中，第四差值为目标子模块的直流侧电流i_LN与直流侧电流参考值之间的差值，将第四差值经第三PI控制器进行无差控制，输出第二控制值，并将第二控制值与1相加得到第三控制值，最后将第三控制值与第一控制模块210生成的调制信号m_abc进行相乘，得到调制波m_abc ^′。

在本发明的一些实施例中，调制模块对调制波m_abc ^′的调制过程为本领域常规的调制环节，生成的脉冲波发送至目标子模块的PWM中，可控制目标子模块中的各个开关器件以实现对目标子模块的均流控制。

可以理解的是，通过本发明实施例能够实现对电流源型模块化多电平变换器中各个子模块的均流控制。

综上所述，本发明实施例电流源型变换器均流控制系统通过第一转换模块对电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压u_abc进行dq变换，并经过锁相环212生成变换相位θ_pll；然后，第二变换模块213根据电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流i_abc和变换相位θ_pll生成第一电流信号i_d和第二电流信号i_q，再加上直流电流外环214生成的第三电流信号I_dref，经交流电流内环215生成第二电压信号V_dref和第三电压信号V_qref，进而第三变换模块216根据变换相位θ_pll、第二电压信号V_dref和第三电压信号V_qref生成调制信号m_abc；最后，第二控制模块220根据调制信号m_abc、总输出电流实际值i_o和目标子模块的直流侧电流i_LN生成脉冲波以对目标子模块进行均流控制，实现了简单、低成本的电流源型模块化多电平变换器的均流控制。

其次，参照图3，本发明实施例提出了一种电流源型变换器均流控制方法，应用于电流源型变换器均流控制系统，电流源型变换器均流控制系统用于电流源型模块化多电平变换器的均流控制，电流源型模块化多电平变换器包括若干个子模块，电流源型变换器均流控制系统包括第一控制模块和若干个第二控制模块，第二控制模块的数量与子模块的数量相同，每个第二控制模块单独控制一个子模块，第一控制模块包括第一变换模块、第二变换模块、第三变换模块、锁相环、直流电流外环和交流电流内环，电流源型变换器均流控制方法包括：

S310、通过第一变换模块对所述电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压进行dq变换，生成第一电压信号；

其中，第一电压信号为所述三相并网电压对应的q轴上的电压信号，第一变换模块为本发明实施例中进行dq正变换的模块。

在一些实施例中，第一变换模块对电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压u_abc进行dq正变换生成第一电压信号e_q：

S320、根据第一电压信号，通过锁相环生成变换相位；

根据先验知识可知，锁相环是基于自动控制原理的反馈控制电路。在本发明的一些实施例中，锁相环根据输入的第一电压信号控制锁相环环路内部振荡信号的频率和相位，从而实现输出的变换相位对第一电压信号的相位的自动跟踪。

其中，锁相环包括第一PI控制器和第一积分环节。

S320可以进一步划分为以下步骤S321-S322：

步骤S321、根据第一电压信号，通过第一PI控制器生成第一控制值；

根据先验知识可知，PI控制器是一种线性控制器，根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，并基于控制量对被控对象进行控制，以减小实际输出值与给定值的偏差。在本发明的一些实施例中，第一PI控制器根据第一电压信号输出第一控制值，减小了信号扰动对第一电压信号的干扰，提升了第一变换模块输出的第一电压信号的稳态性能。

步骤S322、根据第一控制值，通过第一积分环节生成变换相位θ_pll。

S330、根据电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流和变换相位，通过第二变换模块生成第一电流信号和第二电流信号；

其中，第一电流信号为三相并网电流对应的d轴上的电流信号，第二电流信号为三相并网电流对应的q轴上的电流信号，第二变换模块为本发明实施例中进行dq变换的模块。

在一些实施例中，第二变换模块根据电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流i_abc和锁相环根据第一电压信号生成的变换相位θ_pll进行dq正变换，生成第一电流信号i_d和第二电流信号i_q：

S340、根据电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值和总输出电流参考值，通过直流电流外环生成第三电流信号；

其中，第三电流信号为d轴的电流参考值。

在一些实施例中，直流电流外环包括第一比较模块和第二PI控制器。

S340可以进一步划分为以下步骤S341-S342：

步骤S341、通过第一比较模块将总输出电流实际值与总输出电流参考值进行比较，得到第一差值；

可以理解的是，在一些实施例中，第一差值为总输出电流实际值与总输出电流参考值之间的差值。

步骤S342、根据第一差值，通过第二PI控制器生成第三电流信号。

具体地，在一些实施例中，将第一差值经第二PI控制器进行无差控制，输出d轴的电流参考值，即第三电流信号。

S350、根据第一电流信号、第二电流信号和第三电流信号，通过交流电流内环生成第二电压信号和第三电压信号

其中，第二电压信号为d轴的电压参考值，第三电压信号为q轴的电压参考值。

在一些实施例中，交流电流内环包括第二比较模块、第三比较模块、第三PI控制器和第四PI控制器。

S350可以进一步划分为以下步骤S351-S354：

步骤S351、通过第二比较模块将第一电流信号与第三电流信号进行比较，得到第二差值；

可以理解的是，在一些实施例中，第二差值为三相并网电流对应的d轴上的电流信号与d轴的电流参考值之间的差值。

步骤S352、根据第二差值，通过第三PI控制器生成第二电压信号；

具体地，在一些实施例中，将第二差值经第三PI控制器进行无差控制，输出d轴的电压参考值，即第二电压信号。

步骤S353、通过第三比较模块将第二电流信号与0进行比较，得到第三差值；

可以理解的是，第三差值为三相并网电流对应的q轴上的电流信号与0之间的差值。

步骤S354、根据第三差值，通过第四PI控制器生成第三电压信号。

具体地，在一些实施例中，将第三差值经第四PI控制器进行无差控制，输出q轴的电压参考值，即第三电压信号。

S360、根据变换相位、第二电压信号和第三电压信号，通过第三变换模块生成调制信号；

其中，第三变换模块为本发明实施例中进行dq变换的模块。

在一些实施例中，第三变换模块根据变换相位θ_pll、第二电压信号V_dref和第三电压信号V_qref进行dq逆变换，生成调制信号m_abc：

S370、根据调制信号、总输出电流实际值和目标子模块的直流侧电流，通过第二控制模块生成脉冲波.

其中，脉冲波用于对目标子模块进行均流控制，目标子模块为第二控制模块所单独控制的子模块。

在一些实施例中，第二控制模块包括第四比较模块、第二积分环节、第五PI控制器、相加模块、相乘模块和调制模块。

S370可以进一步划分为以下步骤S371-S376：

步骤S371、根据总输出电流实际值，通过第二积分环节生成目标子模块的直流侧电流参考值；

可以理解的是，在一些实施例中，本发明实施例应用的电流源型模块化多电平变换器包括N个子模块，通过第二积分环节计算电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值的得到电流源型模块化多电平变换器各个子模块的直流侧电流参考值。

步骤S372、通过第四比较模块将目标子模块的直流侧电流与直流侧电流参考值进行比较，得到第四差值；

在一些实施例中，第四差值为目标子模块的直流侧电流与直流侧电流参考值之间的差值。

步骤S373、根据第四差值，通过第五PI控制器生成第二控制值；

具体地，在一些实施例中，将第四差值经第三PI控制器进行无差控制，输出第二控制值。

步骤S374、通过相加模块将第二控制值与1相加，得到第三控制值；

步骤S375、通过相乘模块将第三控制值与调制信号相乘，生成调制波；

步骤S376、通过调制模块对调制波进行调制，生成脉冲波。

在本发明的一些实施例中，调制模块对调制波的调制过程为本领域常规的调制环节，生成的脉冲波发送至目标子模块的PWM中，可控制目标子模块中的各个开关器件以实现对目标子模块的均流控制。

可以理解的是，通过本发明实施例能够实现对电流源型模块化多电平变换器中各个子模块的均流控制。

上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本申请的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本申请，但应当理解的是，除非另有相反说明，功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本申请是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本申请。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本申请的范围，本申请的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的程序执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种电流源型变换器均流控制系统，其特征在于，用于电流源型模块化多电平变换器的均流控制，所述电流源型模块化多电平变换器包括若干个子模块，所述电流源型变换器均流控制系统包括第一控制模块和若干个第二控制模块，所述第二控制模块的数量与所述子模块的数量相同，每个所述第二控制模块单独控制一个所述子模块，所述第一控制模块包括：

第一变换模块，用于对所述电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压进行dq变换，生成第一电压信号，所述第一电压信号为所述三相并网电压对应的q轴上的电压信号；

锁相环，用于根据所述第一电压信号生成变换相位；

第二变换模块，用于根据所述电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流和所述变换相位生成第一电流信号和第二电流信号，所述第一电流信号为所述三相并网电流对应的d轴上的电流信号，所述第二电流信号为所述三相并网电流对应的q轴上的电流信号；

直流电流外环，用于根据所述电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值和总输出电流参考值生成第三电流信号，所述第三电流信号为d轴的电流参考值；

交流电流内环，用于根据所述第一电流信号、所述第二电流信号和所述第三电流信号生成第二电压信号和第三电压信号，所述第二电压信号为d轴的电压参考值，所述第三电压信号为q轴的电压参考值；

第三变换模块，用于根据所述变换相位、所述第二电压信号和所述第三电压信号生成调制信号；

所述第二控制模块用于根据所述调制信号、所述总输出电流实际值和目标子模块的直流侧电流生成脉冲波，所述脉冲波用于对所述目标子模块进行均流控制，所述目标子模块为所述第二控制模块所单独控制的子模块；

所述第二控制模块包括第四比较模块、第二积分环节、第五PI控制器、相加模块、相乘模块和调制模块；

所述第二积分环节根据所述总输出电流实际值生成所述目标子模块的直流侧电流参考值，所述第四比较模块将所述目标子模块的直流侧电流与所述直流侧电流参考值进行比较，得到第四差值，所述第五PI控制器根据所述第四差值生成第二控制值，所述相加模块将所述第二控制值与1相加，得到第三控制值，所述相乘模块将所述第三控制值与所述调制信号相乘，生成调制波，所述调制模块调制所述调制波，生成所述脉冲波。

2.根据权利要求1所述的一种电流源型变换器均流控制系统，其特征在于，所述锁相环包括第一PI控制器和第一积分环节；

所述第一PI控制器根据所述第一电压信号生成第一控制值，所述第一积分环节根据所述第一控制值生成所述变换相位。

3.根据权利要求1所述的一种电流源型变换器均流控制系统，其特征在于，所述直流电流外环包括第一比较模块和第二PI控制器；

所述第一比较模块将所述总输出电流实际值与所述总输出电流参考值进行比较，得到第一差值，所述第二PI控制器根据所述第一差值生成所述第三电流信号。

4.根据权利要求1所述的一种电流源型变换器均流控制系统，其特征在于，所述交流电流内环包括第二比较模块、第三比较模块、第三PI控制器和第四PI控制器；

所述第二比较模块将所述第一电流信号与所述第三电流信号进行比较，得到第二差值，所述第三PI控制器根据所述第二差值生成所述第二电压信号；

所述第三比较模块将所述第二电流信号与0进行比较，得到第三差值，所述第四PI控制器根据所述第三差值生成所述第三电压信号。

5.一种电流源型变换器均流控制方法，其特征在于，所述方法应用于电流源型变换器均流控制系统，所述电流源型变换器均流控制系统用于电流源型模块化多电平变换器的均流控制，所述电流源型模块化多电平变换器包括若干个子模块，所述电流源型变换器均流控制系统包括第一控制模块和若干个第二控制模块，所述第二控制模块的数量与所述子模块的数量相同，每个所述第二控制模块单独控制一个所述子模块，所述第一控制模块包括第一变换模块、第二变换模块、第三变换模块、锁相环、直流电流外环和交流电流内环，所述电流源型变换器均流控制方法包括：

通过所述第一变换模块对所述电流源型模块化多电平变换器的三相并网电压进行dq变换，生成第一电压信号，所述第一电压信号为所述三相并网电压对应的q轴上的电压信号；

根据所述第一电压信号，通过所述锁相环生成变换相位；

根据所述电流源型模块化多电平变换器的三相并网电流和所述变换相位，通过所述第二变换模块生成第一电流信号和第二电流信号，所述第一电流信号为所述三相并网电流对应的d轴上的电流信号，所述第二电流信号为所述三相并网电流对应的q轴上的电流信号；

根据所述电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值和总输出电流参考值，通过所述直流电流外环生成第三电流信号，所述第三电流信号为d轴的电流参考值；

根据所述第一电流信号、所述第二电流信号和所述第三电流信号，通过所述交流电流内环生成第二电压信号和第三电压信号，所述第二电压信号为d轴的电压参考值，所述第三电压信号为q轴的电压参考值；

根据所述变换相位、所述第二电压信号和所述第三电压信号，通过所述第三变换模块生成调制信号；

根据所述调制信号、所述总输出电流实际值和目标子模块的直流侧电流，通过所述第二控制模块生成脉冲波，所述脉冲波用于对所述目标子模块进行均流控制，所述目标子模块为所述第二控制模块所单独控制的子模块；

所述第二控制模块包括第四比较模块、第二积分环节、第五PI控制器、相加模块、相乘模块和调制模块；

所述根据所述调制信号、所述总输出电流实际值和目标子模块的直流侧电流，通过所述第二控制模块生成脉冲波，包括：

根据所述总输出电流实际值，通过所述第二积分环节生成所述目标子模块的直流侧电流参考值；

通过所述第四比较模块将所述目标子模块的直流侧电流与所述直流侧电流参考值进行比较，得到第四差值；

根据所述第四差值，通过所述第五PI控制器生成第二控制值；

通过所述相加模块将所述第二控制值与1相加，得到第三控制值；

通过所述相乘模块将所述第三控制值与所述调制信号相乘，生成调制波；

通过所述调制模块调制所述调制波，生成所述脉冲波。

6.根据权利要求5所述的一种电流源型变换器均流控制方法，其特征在于，所述锁相环包括第一PI控制器和第一积分环节；

所述根据所述第一电压信号，通过所述锁相环生成变换相位，包括：

根据所述第一电压信号，通过所述第一PI控制器生成第一控制值；

根据所述第一控制值，通过所述第一积分环节生成所述变换相位。

7.根据权利要求5所述的一种电流源型变换器均流控制方法，其特征在于，所述直流电流外环包括第一比较模块和第二PI控制器；

所述根据所述电流源型模块化多电平变换器的总输出电流实际值和总输出电流参考值，通过所述直流电流外环生成第三电流信号，包括：

通过所述第一比较模块将所述总输出电流实际值与所述总输出电流参考值进行比较，得到第一差值；

根据所述第一差值，通过所述第二PI控制器生成所述第三电流信号。

8.根据权利要求5所述的一种电流源型变换器均流控制方法，其特征在于，所述交流电流内环包括第二比较模块、第三比较模块、第三PI控制器和第四PI控制器；

所述根据所述第一电流信号、所述第二电流信号和所述第三电流信号，通过所述交流电流内环生成第二电压信号和第三电压信号，包括：

通过所述第二比较模块将所述第一电流信号与所述第三电流信号进行比较，得到第二差值；

根据所述第二差值，通过所述第三PI控制器生成所述第二电压信号；

通过所述第三比较模块将所述第二电流信号与0进行比较，得到第三差值；

根据所述第三差值，通过所述第四PI控制器生成所述第三电压信号。