本发明涉及电力电子应用，具体涉及一种模块化三电平并网整流器并联功率均衡分配的控制方法。

  1、高效清洁稳定的电能变换技术加快速度进行发展，大范围的应用于新能源发电、电动汽车充电、通讯和军用电源等场合。因此，高效率、高可靠性和大容量的电能变换器成为研究热点。

  2、在实际应用中，电能变换器的容量主要根据关键功率器件的功率等级。在大容量的应用场合，单个功率器件的往往不足以满足功率需求，需要采用多个模块并联的模式，如svg、pcs和军用高压直流电源等。多个svg模块并联时，各个模块共交流侧但不共直流侧，模块之间只需要仔细考虑功率分配而不需要仔细考虑环流问题。多个pcs模块并联时，各个模块共交流侧和直流侧，但直流侧与储能电池的母线相连，需要仔细考虑功率分配和环流但不需要主动控制直流侧输出电压，即模块工作于电流源模式，不需要仔细考虑输出电压采样误差对控制环路的影响。多个高压直流电源整流器模块并联时，各个模块共交流侧和直流侧且直流侧电压需要主控控制，整流器系统要同时考虑功率分配、环流和采样误差对控制环路的影响，此时操控方法变得十分复杂。

  3、因此，如何在共直流侧和共交流侧条件下，实现模块化三电平并网整流器并联时，功率的均衡分配是本领领域亟需解决的技术问题。

  2、第一方面，本技术实施例提供了一种模块化三电平并网整流器并联功率均衡分配的操控方法，包括：

  4、获取给定直流输出电压，根据双闭环操控方法依次单独启动每个模块并运行至稳态；

  5、根据所述模块编号依次吸合直流侧的继电器，用主机的双闭环控制总系统的直流母线、对总负载输出功率进行估算，通过负载输出功率前馈的操控方法实现每个模块输出功率的均衡分配。

  7、在一种可能的实现方式中，所述通过拨码开关设置模块编号，上位机根据所述模块编号设定主机和从机，包括：

  10、在一种可能的实现方式中，所述给定直流输出电压的最小值满足调制度大于预设值，给定直流输出电压的最大值小于直流侧母线、在一种可能的实现方式中，所述根据双闭环操控方法依次单独启动每个模块并运行至稳态，包括：

  12、根据电压外环pi调节器计算将实际直流侧电压跟踪到给定直流侧电压需要流入直流侧电容的电流；

  13、将交流输入电压和电流进行坐标变换，获取两相静止坐标系下的电网电压和电流；

  14、根据电流内环和控制方程计算无零序电压注入的调制电压，所述电流内环采用dbc控制，在两相静止坐标下调制电压uα和uβ表示为：；

  15、其中，l表示滤波电感的感值，ts表示控制周期，eα、eβ和iα、iβ分别为经等功率clarke变换得到两相静止坐标系下的电网电压和电流；iα，ref、iβ,ref分别为两相静止坐标系下的给定电流；

  18、向三相调制电压注入电网电压中间相的一半，使得每个整流器模块的输出直流电压稳定地跟踪到给定电压。

  19、在一种可能的实现方式中，根据所述模块编号依次吸合直流侧的继电器，用主机的双闭环控制总系统的直流母线、如果模块编号对应从机，在依次吸合旁路继电器和主继电器后，切断从机的电压外环，用主机的双闭环控制总系统的直流母线、如果模块编号对应主机，在依次吸合旁路继电器和主继电器后，用主机的双闭环控制总系统的直流母线、在一种可能的实现方式中，对总负载输出功率进行估算，通过负载输出功率前馈的操控方法实现每个模块输出功率的均衡分配，包括：

  23、采用离散化后的数字控制器系统对总系统的负载输出功率进行估算，估算的负载输出功率表示为：

  25、其中，pl,ref(n+1)代表下一个控制周期估计的负载功率，ud,ref(n-1)和id,ref(n-1)分别代表上一个控制周期d轴的给定调制电压和电流，udc(n-1)和udc(n-2)分别代表上一个和上两个控制周期采样得到的直流侧电压，pl(n-1)分别代表上一个控制周期采样得到的负载输出功率，c代表直流侧电容的容值；

  26、将历史负载输出功率代入新的负载输出功率估算中进行校正，校正后的负载输出功率可表示为：

  28、其中，和分别表示下一个控制周期和上一个控制校正后的负载功率，kl表示历史负载输出功率在下一个控制周期校正后负载输出功率中占比的权重因子；

  30、在一种可能的实现方式中，所述通过负载输出功率前馈的操控方法实现每个模块输出功率的均衡分配，包括：

  32、；其中为需要流入直流侧电容的给定电流，分别为pi调节器的比例和积分系数，分别为给定和实际直流侧电容电压，s代表时间域中的单位阶跃响应；

  33、根据整流器直流侧流出的功率、整流器从交流侧流入的功率和流入直流侧电容的功率结合所述直流侧电容的电流和校正后的负载输出功率对每个模块整流器的输出功率进行详细划分；

  34、当每个模块输出电压的采样值存在偏差时，采用多模块负载前馈功率的分配方法。

  35、在一种可能的实现方式中，所述整流器直流侧流出的功率、整流器从交流侧流入的功率和流入直流侧电容的功率分别表示为：

  37、其中，表示流入直流侧负载的功率，分别表示三相电网电压；分别表示三相交流电流，和分别表示d轴电网电压和电流；

  38、根据整流器的功率转换关系，获取交流输入电流d轴的给定电流，计算公式为：

  40、在一种可能的实现方式中，所述采用多模块负载前馈功率的分配方法，包括：

  41、将输出为电压信号的负载电流传感器的位置从模块内部调整至总系统的输出端；

  44、在一种可能的实现方式中，所述按照主机和从机分别进行功率分配，包括：

  45、若模块为主机，则运行电压源模式，采用电压外环控制总系统的直流母线输出电压，同时均分负载输出功率，交流输入电流d轴的给定电流表示为：

  48、若模块为从机，则运行于电流源模式，对负载输出功率进行均分，交流输入电流d轴的给定电流表示为：

  51、本技术共直流侧和共交流侧多模块三电平整流器并联时，可以均衡每个模块的输出功率，抑制实际工况中输出电压采样误差引入的模块间功率流动，防止功率不均衡引入的损耗增加和效率降低。

  52、本技术将总负载输出功率直接前馈到每个模块的交流侧输入，跳过了电压外环的滞后性，明显提高了整流器系统的响应速度，可以更好地处理动态负载。