本案涉及一預(yù)先充電控制方法，特別涉及一種應(yīng)用于混合多電平功率變換器的預(yù)先充電控制方法。

背景技術(shù)：

3電平變換器及h橋模塊級(jí)聯(lián)所構(gòu)成的混合拓?fù)涔β首儞Q器是近些年來出現(xiàn)的一種新型大功率多電平變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為避免通電時(shí)過大的沖擊電流損壞3電平變換器及h橋模塊或?qū)χ绷髂妇€電容造成損傷，通常在混合拓?fù)涔β首儞Q器運(yùn)行之前，會(huì)先對(duì)系統(tǒng)的直流母線電容進(jìn)行預(yù)充電。

對(duì)于傳統(tǒng)僅采用h橋模塊級(jí)聯(lián)拓?fù)涞撵o止無功發(fā)生器(staticvargenerator,svg)，傳統(tǒng)預(yù)充電方法是通過電網(wǎng)串聯(lián)限流電阻來進(jìn)行預(yù)充電，其主要通過閉合主斷路器，利用電網(wǎng)電壓通過限流電阻為h橋模塊的直流母線電容進(jìn)行充電。

然而對(duì)于采用3電平變換器與h橋模塊相結(jié)合的混合拓?fù)渥儞Q器來說，在使用通過電網(wǎng)串聯(lián)限流電阻來進(jìn)行預(yù)充電的傳統(tǒng)預(yù)充電方法時(shí)，由于3電平變換器與h橋模塊的直流母線電容通常取不同值，而不同的直流母線電容的充電速度不同，因此很難控制預(yù)充電結(jié)束后兩者直流母線的電壓值，不利于后續(xù)閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)。

此外，另一種傳統(tǒng)預(yù)充電方法，針對(duì)3電平變換器與h橋模塊的每個(gè)直流母線電容分別加設(shè)預(yù)充電裝置以進(jìn)行預(yù)先充電，這樣雖然減少了預(yù)充電電阻和軟起接觸器的設(shè)置，且能對(duì)預(yù)充電后直流母線電容電壓進(jìn)行較好的控制，但此方法需要對(duì)每個(gè)電容模組加設(shè)預(yù)充電裝置，用以對(duì)電容模組預(yù)先充電，該方法使混合拓?fù)涔β首儞Q器的控制變得相對(duì)復(fù)雜。

因此，如何發(fā)展一種克服上述缺點(diǎn)的混合多電平功率變換器的預(yù)先充電控制方法，實(shí)為目前迫切的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本案的目的在于提供一種應(yīng)用于混合多電平功率變換器的預(yù)先充電控制方法，其可以控制預(yù)充電結(jié)束后兩者直流母線的電壓值，有利于后續(xù)閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)。此外，本案無需針對(duì)每個(gè)電容模塊加設(shè)預(yù)充電裝置來執(zhí)行預(yù)充電。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式為提供一種預(yù)先充電控制方法，應(yīng)用于混合多電平功率變換器，其中混合多電平功率變換器包含第一變換電路、第二變換電路以及限流電阻模塊，第一變換電路包括3組h橋模塊，每組h橋模塊包括至少一個(gè)h橋電路，h橋電路包括第一電容模塊，第二變換電路包括第二電容模塊，其中3組h橋模塊與第二變換電路電性連接，3組h橋模塊經(jīng)由限流電阻模塊連接至交流電源。本案的預(yù)充電控制方法包含步驟：(a)控制限流電阻模塊接入，將交流電源的電流進(jìn)行限流，再輸出電流；(b)控制第二電容模塊旁路，使電流先對(duì)第一電容模塊進(jìn)行充電；(c)于第一電容模塊充電至第三預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊接入，使電流同時(shí)對(duì)第一電容模塊和第二電容模塊進(jìn)行充電；(d)于第二電容模塊充電至第四預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或于第一電容模塊充電至第一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊旁路，使電流對(duì)第二電容模塊充電；以及(e)于第二電容模塊充電至第二預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊接入，且控制限流電阻模塊旁路。

本發(fā)明的另一實(shí)施方式為提供一種預(yù)先充電控制方法，應(yīng)用于混合多電平功率變換器，其中混合多電平功率變換器包含第一變換電路、第二變換電路以及限流電阻模塊，第一變換電路包括3組h橋模塊，每組h橋模塊包括至少一個(gè)h橋電路，h橋電路包括第一電容模塊，第二變換電路包括第二電容模塊，其中3組h橋模塊與第二變換電路電性連接，3組h橋模塊經(jīng)由限流電阻模塊連接至交流電源。本案的預(yù)充電控制方法包含步驟：(a)控制限流電阻模塊接入，將交流源的電流進(jìn)行限流，再輸出電流；(b)控制第二電容模塊旁路，使電流先對(duì)第一電容模塊進(jìn)行充電；(c)于第一電容模塊充電至第五預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊接入，使電流同時(shí)對(duì)第一電容模塊和第二電容模塊進(jìn)行充電；(d)于第二電容模塊充電至第六預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或于第一電容模塊充電至第七預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊間歇旁路，使電流對(duì)第一電容模塊和第二電容模塊進(jìn)行充電；以及(e)于 第二電容模塊充電至第二預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或于第一電容模塊充電至第一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊接入，且控制限流電阻模塊旁路。

本發(fā)明的另一實(shí)施方式為提供一種預(yù)先充電控制方法，應(yīng)用于混合多電平功率變換器，其中混合多電平功率變換器包含第一變換電路、第二變換電路以及限流電阻模塊，第一變換電路包括3組h橋模塊，每組h橋模塊包括至少一個(gè)h橋電路，h橋電路包括第一電容模塊，第二變換電路包括第二電容模塊，其中3組h橋模塊與第二變換電路電性連接，3組h橋模塊經(jīng)由限流電阻模塊連接至交流電源。本案的預(yù)充電控制方法包含步驟：(a)控制限流電阻模塊接入，將交流電源的電流進(jìn)行限流，再輸出該電流；(b)控制第一電容模塊旁路，使電流先對(duì)第二電容模塊進(jìn)行充電；(c)于第二電容模塊充電至第八預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊接入，使電流同時(shí)對(duì)第一電容模塊和第二電容模塊進(jìn)行充電；(d)于第一電容模塊充電至第九預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或于第二電容模塊充電至第二預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊旁路，使電流對(duì)第一電容模塊充電；以及(e)于第一電容模塊充電至第一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊接入，且控制限流電阻模塊旁路。

本發(fā)明的另一實(shí)施方式為提供一種預(yù)先充電控制方法，應(yīng)用于一混合多電平功率變換器，其中混合多電平功率變換器包含第一變換電路、第二變換電路以及限流電阻模塊，第一變換電路包括3組h橋模塊，每組h橋模塊包括至少一個(gè)h橋電路，h橋電路包括第一電容模塊，第二變換電路包括第二電容模塊，其中3組h橋模塊與第二變換電路電性連接，3組h橋模塊經(jīng)由限流電阻模塊連接至交流電源。本案的預(yù)充電控制方法包含步驟：(a)控制限流電阻模塊接入，將交流電源的電流進(jìn)行限流，再輸出該電流；(b)控制第一電容模塊間歇旁路，使電流對(duì)第一電容模塊和第二電容模塊進(jìn)行充電；(c)于第二電容模塊充電至第十預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或于第一電容模塊充電至第十一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊接入，使電流對(duì)第一電容模塊和第二電容模塊繼續(xù)充電；(d)于第一電容模塊充電至第十二預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或第二電容模塊充電至第二預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊旁路，使電流對(duì)第一電容模塊充電；以及(e)于第一電容模塊充電至第一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊接入，且控制限流電阻模塊旁路。

基于上述技術(shù)方案可知，本案提供的技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：

通過控制預(yù)先充電結(jié)束后2電平/3電平變換器的第二電容模塊與h橋模塊的第一電容模塊上的直流母線的電壓值，可避免混合多電平功率變換器通電瞬間過大的沖擊電流損壞第一電容模塊和第二電容模塊，有利于后續(xù)閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)。此外，無需額外對(duì)每個(gè)電容模組加設(shè)預(yù)充電裝置來執(zhí)行預(yù)先充電。

附圖說明

圖1為本案較佳實(shí)施例的一混合多電平功率變換器的電路圖。

圖2為圖1所示的第二變換電路采用2電平變換器的電路圖。

圖3為圖1所示的第二變換電路采用3電平變換器的電路圖。

圖4a為圖1所示的限流電阻模塊的第一示范例的電路圖。

圖4b為圖1所示的限流電阻模塊的第二示范例的電路圖。

圖5為一混合多電平功率變換器的負(fù)載為逆變器連接電動(dòng)機(jī)的示意圖。

圖6為一混合多電平功率變換器的負(fù)載為逆變器連接電網(wǎng)的示意圖。

圖7為本案第一實(shí)施例的應(yīng)用于混合多電平功率變換器的預(yù)先充電控制方法的流程圖。

圖8(a)和8(b)分別為本案第一實(shí)施例的第一電容模塊和第二電容模塊的預(yù)充電時(shí)序圖。

圖9為本案的混合多電平功率變換器于對(duì)應(yīng)圖8(a)和8(b)不同階段時(shí)的開關(guān)信號(hào)時(shí)序圖，其中第二變換電路為2電平變換器。

圖10a、10b、10c及10d分別為本案的混合多電平功率變換器于對(duì)應(yīng)圖8(a)和8(b)及圖9所示的階段1、階段2、階段3及階段4時(shí)的電流模態(tài)圖。

圖11為本案的混合多電平功率變換器于對(duì)應(yīng)圖8(a)和8(b)不同階段時(shí)的開關(guān)信號(hào)時(shí)序圖，其中第二變換電路為3電平變換器。

圖12a、12b、12c及12d分別為本案的混合多電平功率變換器于對(duì)應(yīng)圖8(a)和8(b)及圖11所示的階段1、段2、階段3及階段4時(shí)的電流模態(tài)圖。

圖13為本案第二實(shí)施例的應(yīng)用于混合多電平功率變換器的預(yù)先充電方法的流程圖。

圖14(a)和14(b)分別為本案第二實(shí)施例的第一電容模塊和第二電容模 塊的預(yù)充電時(shí)序圖。

圖15為本案第三實(shí)施例的應(yīng)用于混合多電平功率變換器的預(yù)先充電方法的流程圖。

圖16(a)和16(b)分別為本案第三實(shí)施例的第一電容模塊和第二電容模塊的預(yù)充電時(shí)序圖。

圖17為本案第四實(shí)施例的應(yīng)用于混合多電平功率變換器的預(yù)先充電方法的流程圖。

圖18(a)和18(b)分別為本案第四實(shí)施例的第一電容模塊和第二電容模塊的預(yù)充電時(shí)序圖。

圖19為帶自舉電容的驅(qū)動(dòng)電路示意圖。

圖20為本案的混合多電平功率變換器的另一示例性的開關(guān)信號(hào)時(shí)序圖，其中第二變換電路為3電平變換器。

附圖標(biāo)記說明：

1：混合多電平功率變換器

11：第一變換電路

12：第二變換電路

13、13a、13b：限流電阻模塊

14：交流電源

15：負(fù)載

19：驅(qū)動(dòng)電路

111：第一電容模塊

121：第二電容模塊

131a：第一開關(guān)

132a：第二開關(guān)

133a：電阻單元

131b：第三開關(guān)

132b：第四開關(guān)

133b：電阻單元

qa、qb：2電平第一開關(guān)單元、2電平第二開關(guān)單元

q1、q2、q3、q4：3電平第一開關(guān)單元、3電平第二開關(guān)單元、3電 平第三開關(guān)單元、3電平第四開關(guān)單元

h1、h2、h3、h4：h橋第一開關(guān)單元、h橋第二開關(guān)單元、h橋第三開關(guān)單元、h橋第四開關(guān)單元

51：逆變器

52：電動(dòng)機(jī)

61：逆變器

62：電網(wǎng)

具體實(shí)施方式

體現(xiàn)本案特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本案能夠在不同的方式上具有各種的變化，其皆不脫離本案的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上當(dāng)作的對(duì)其進(jìn)行說明用，而非用于限制本案。

圖1為本案較佳實(shí)施例的一混合多電平功率變換器的電路圖，圖2為圖1所示的第二變換電路采用2電平變換器的電路圖，圖3為圖1所示的第二變換電路采用3電平變換器的電路圖，圖4a為圖1所示的限流電阻模塊的第一示范例的電路圖，以及圖4b為圖1所示的限流電阻模塊的第二示范例的電路圖。如圖1所示，本案的預(yù)充電控制方法可應(yīng)用于混合多電平功率變換器1，其包含一第一變換電路11、一第二變換電路12以及一限流電阻模塊13。第一變換電路11包括3組h橋模塊，每組h橋模塊包括至少一個(gè)h橋電路，每個(gè)h橋電路包括一第一電容模塊111以及與第一電容模塊111并聯(lián)連接的2個(gè)橋臂，其中每個(gè)橋臂包括具有h橋第一開關(guān)單元h1和h橋第三開關(guān)單元h3的上橋臂和具有h橋第二開關(guān)單元h2和h橋第四開關(guān)單元h4的下橋臂，其中h橋第一開關(guān)單元h1、h橋第二開關(guān)單元h2、h橋第三開關(guān)單元h3以及h橋第四開關(guān)單元h4每一者都包含一個(gè)或多個(gè)開關(guān)元件，當(dāng)包含多個(gè)開關(guān)元件時(shí)，該些開關(guān)元件之間可以并聯(lián)連接，也可以串聯(lián)連接，或者串并聯(lián)連接。于本實(shí)施例中，第一變換電路11的3組h橋模塊與第二變換電路12的一端電性連接，且第一變換電路11的3組h橋模塊亦與限流電阻模塊13電性連接，并經(jīng)由限流電阻模塊13連接至一交流電源14。此外，第二變換電路12的另一端連接至一負(fù)載 15。

第二變換電路12可為但不限于2電平變換器或3電平變換器，若第二變換電路12為2電平變換器，如圖2所示，第二變換電路12會(huì)包括第二電容模塊121以及與該第二電容模塊121并聯(lián)連接的3個(gè)橋臂，每個(gè)該橋臂包括具有2電平第一開關(guān)單元qa的上橋臂和2電平第二開關(guān)單元qb的下橋臂，其中2電平第一開關(guān)單元qa和2電平第二開關(guān)單元qb每一者都包含一個(gè)或多個(gè)開關(guān)元件，當(dāng)包含多個(gè)開關(guān)元件時(shí)，該些開關(guān)元件之間可以并聯(lián)連接，也可以串聯(lián)連接，或者串并聯(lián)連接。于本實(shí)施例中，第二電容模塊121為單個(gè)電容所構(gòu)成，可以由多個(gè)電容串聯(lián)連接而成，或者多個(gè)電容并聯(lián)連接而成，或者由多個(gè)電容串并聯(lián)而成。若第二變換電路12為3電平變換器，如圖3所示，第二變換電路12會(huì)包括第二電容模塊121以及與該第二電容模塊121并聯(lián)連接的3個(gè)橋臂，每個(gè)該橋臂包括具有3電平第一開關(guān)單元q1和3電平第二開關(guān)單元q2的上橋臂和具有3電平第三開關(guān)單元q3和3電平第四開關(guān)單元q4的下橋臂，其中3電平第一開關(guān)單元q1、3電平第二開關(guān)單元q2、3電平第三開關(guān)單元q3和3電平第四開關(guān)單元q4每一者都包含一個(gè)或多個(gè)開關(guān)元件，當(dāng)包含多個(gè)開關(guān)元件時(shí)，該些開關(guān)元件之間可以并聯(lián)連接，也可以串聯(lián)連接，或者串并聯(lián)連接。

限流電阻模塊13包括3路限流電路，且每路限流電路包括至少二開關(guān)以及一電阻單元。于一實(shí)施例中，如圖4a所示，限流電阻模塊13采用限流電阻模塊13a的架構(gòu)，且包括3路限流電路，其中每路限流電路包括第一開關(guān)131a，第二開關(guān)132a以及電阻單元133a，第二開關(guān)132a與電阻單元133a并聯(lián)形成并聯(lián)支路，且該并聯(lián)支路與第一開關(guān)131a串聯(lián)連接。于另一實(shí)施方式中，如圖4b所示，限流電阻模塊13采用限流電阻模塊13b的架構(gòu)，且包括3路限流電路，其中每路限流電路包括第三開關(guān)131b，第四開關(guān)132b以及電阻單元133b，第四開關(guān)132b與電阻單元133b串聯(lián)形成串聯(lián)支路，且第三開關(guān)131b與該串聯(lián)支路并聯(lián)連接。于本實(shí)施例中，電阻單元133a和133b可以是單個(gè)電阻，或者是多個(gè)電阻串聯(lián)連接而成，或者是多個(gè)電阻并聯(lián)連接而成，或者是多個(gè)電阻串并聯(lián)而成。

圖5為一混合多電平功率變換器的負(fù)載為逆變器連接電動(dòng)機(jī)的示意圖，以及圖6為一混合多電平功率變換器的負(fù)載為逆變器連接電網(wǎng)的示意圖。 于一實(shí)施例中，如圖1及圖5所示，當(dāng)交流電源14為一電網(wǎng)時(shí)，負(fù)載15可以是直流負(fù)載，也可以是逆變器51連接電動(dòng)機(jī)52，此時(shí)混合多電平功率變換器1為一變頻器。于另一實(shí)施例中，如圖1及圖6所示，當(dāng)交流電源14為一發(fā)電機(jī)時(shí)，負(fù)載15可以是逆變器61連接電網(wǎng)62，此時(shí)混合多電平功率變換器1可以為一風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。于其他實(shí)施例中，圖1所示的混合多電平功率變換器1也可以不接負(fù)載15，此時(shí)混合多電平功率變換器1為靜止無功發(fā)生器。

請同時(shí)參閱圖1、圖7以及圖8(a)和8(b)，其中圖7為本案第一實(shí)施例的應(yīng)用于混合多電平功率變換器的預(yù)先充電控制方法的流程圖，以及圖8(a)和8(b)為本案第一實(shí)施例的預(yù)充電時(shí)序圖。本案的預(yù)先充電控制方法包含下列步驟。首先，執(zhí)行步驟s1，控制限流電阻模塊13接入，將交流電源14的電流進(jìn)行限流，再輸出電流。于一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用圖4a所示的限流電阻模塊13a的架構(gòu)時(shí)，其限流的方法步驟為：控制每路限流電路的第一開關(guān)131a導(dǎo)通和第二開關(guān)132a斷開，使電阻單元133a接入，且電流經(jīng)由電阻單元133a進(jìn)行限流。于另一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用圖4b所示的限流電阻模塊13b的架構(gòu)時(shí)，其限流的方法步驟為：控制每路限流電路的第四開關(guān)132b導(dǎo)通和第三開關(guān)131b斷開，使電阻單元133b接入，且電流經(jīng)由電阻單元133b進(jìn)行限流。

接著，執(zhí)行步驟s2，控制第二電容模塊121旁路，使電流先對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電。于一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為2電平變換器時(shí)，控制第二電容模塊121旁路的方法步驟為：控制第二變換電路12的3個(gè)橋臂上的該些2電平第一開關(guān)單元qa同時(shí)導(dǎo)通，或該些2電平第二開關(guān)單元qb同時(shí)導(dǎo)通，或該些2電平第一開關(guān)單元qa和該些2電平第二開關(guān)單元qb交替導(dǎo)通，使第二電容模塊121旁路，而使電流先對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電。于本實(shí)施例中，第二變換電路12的該些2電平第一開關(guān)單元qa同時(shí)導(dǎo)通，也就是，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的上橋臂的第一開關(guān)單元qa同時(shí)導(dǎo)通，需要說明的是，在第二變換電路12的每個(gè)橋臂的上橋臂的第一開關(guān)單元qa導(dǎo)通期間，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的下橋臂的第二開關(guān)單元qb處于關(guān)斷狀態(tài)。該些2電平第二開關(guān)單元qb同時(shí)導(dǎo)通，也就是，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的下橋臂的第二開關(guān)單元qb同時(shí)導(dǎo) 通，需要說明的是，在第二變換電路12的每個(gè)橋臂的下橋臂的第二開關(guān)單元qb導(dǎo)通期間，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的上橋臂的第一開關(guān)單元qa處于關(guān)斷狀態(tài)。該些2電平第一開關(guān)單元qa和該些2電平第二開關(guān)單元qb交替導(dǎo)通，也就是，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的上橋臂的第一開關(guān)單元qa和第二變換電路12的每個(gè)橋臂的下橋臂的第二開關(guān)單元qb交替導(dǎo)通，需要說明的是，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的上橋臂的第一開關(guān)單元qa導(dǎo)通一段時(shí)間后關(guān)斷，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的下橋臂的第二開關(guān)單元qb導(dǎo)通，待第二開關(guān)單元qb導(dǎo)通一段時(shí)間后關(guān)斷，第一開關(guān)單元qa接著導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)第一開關(guān)單元qa和第二開關(guān)單元qb交替導(dǎo)通，值得注意的是，第一開關(guān)單元qa和第二開關(guān)單元qb的導(dǎo)通順序不限，且在第二變換電路12的每個(gè)橋臂的上橋臂的第一開關(guān)單元qa導(dǎo)通期間，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的下橋臂的第二開關(guān)單元qb處于關(guān)斷狀態(tài)，在第二變換電路12的每個(gè)橋臂的下橋臂的第二開關(guān)單元qb導(dǎo)通期間，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的上橋臂的第一開關(guān)單元qa處于關(guān)斷狀態(tài)。于另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為3電平變換器時(shí)，控制第二電容模塊121旁路的方法步驟為：控制第二變換電路12的3個(gè)橋臂的該些3電平第一開關(guān)單元q1以及該些3電平第二開關(guān)單元q2同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第三開關(guān)單元q3以及該些3電平第四開關(guān)單元q4同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第二開關(guān)單元q2以及該些3電平第三開關(guān)單元q3同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第一開關(guān)單元q1和該些3電平第二開關(guān)單元q2的集合、該些3電平第三開關(guān)單元q3和該些3電平第四開關(guān)單元q4的集合以及3電平第二開關(guān)單元q2和該些3電平第三開關(guān)單元q3的集合之間任意組合交替導(dǎo)通，以使第二電容模塊121旁路，而使電流先對(duì)一電容模塊111進(jìn)行充電，需要說明的是，該些3電平第一開關(guān)單元q1和該些3電平第二開關(guān)單元q2的集合是指該些3電平第一開關(guān)單元q1和該些3電平第二開關(guān)單元q2同時(shí)導(dǎo)通或同時(shí)關(guān)斷，亦即，通斷狀態(tài)一致。于本實(shí)施例中，該些3電平第一開關(guān)單元q1以及該些3電平第二開關(guān)單元q2同時(shí)導(dǎo)通，也就是，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第一開關(guān)單元q1和第二開關(guān)單元q2均同時(shí)導(dǎo)通，需要說明的是，在第一開關(guān)單元q1和第二開關(guān)單元q2導(dǎo)通期間，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第三開關(guān)單元q3和第四開關(guān)單元q4均處于關(guān)斷狀 態(tài)。該些3電平第三開關(guān)單元q3以及該些3電平第四開關(guān)單元q4同時(shí)導(dǎo)通，也就是，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第三開關(guān)單元q3和第四開關(guān)單元q4均同時(shí)導(dǎo)通，需要說明的是，第三開關(guān)單元q3和第四開關(guān)單元q4導(dǎo)通期間，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第一開關(guān)單元q1和第二開關(guān)單元q2均處于關(guān)斷狀態(tài)。該些3電平第二開關(guān)單元q2以及該些3電平第三開關(guān)單元q3導(dǎo)通，也就是，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第二開關(guān)單元q2和第三開關(guān)單元q3均同時(shí)導(dǎo)通，需要說明的是，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第二開關(guān)單元q2和第三開關(guān)單元q3導(dǎo)通期間，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第一開關(guān)單元q1和第四開關(guān)單元q4均處于關(guān)斷狀態(tài)。該些3電平第一開關(guān)單元q1和該些3電平第二開關(guān)單元q2的集合、該些3電平第三開關(guān)單元q3和該些3電平第四開關(guān)單元q4的集合以及該些3電平第二開關(guān)單元q2和該些3電平第三開關(guān)單元q3的集合任意組合交替導(dǎo)通，例如，可以上述兩個(gè)集合之間組合，也可以上述三個(gè)集合之間相互組合，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第一開關(guān)單元q1和第二開關(guān)單元q2同時(shí)導(dǎo)通一段時(shí)間后關(guān)斷，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第三開關(guān)單元q3和第四開關(guān)單元q4同時(shí)導(dǎo)通，待第三開關(guān)單元q3和第四開關(guān)單元q4導(dǎo)通一段時(shí)間后關(guān)斷，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第二開關(guān)單元q2和第三開關(guān)單元q3同時(shí)導(dǎo)通，待第二開關(guān)單元q2和第三開關(guān)單元q3導(dǎo)通一段時(shí)間后關(guān)斷，第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第一開關(guān)單元q1和第二開關(guān)單元q2接著導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)交替導(dǎo)通。至于第二變換電路12的每個(gè)橋臂的第一開關(guān)單元q1和第二開關(guān)單元q2的集合，第三開關(guān)單元q3和第四開關(guān)單元q4的集合，以及第二開關(guān)單元q2和第三開關(guān)單元q3的集合的導(dǎo)通順序和導(dǎo)通的時(shí)長不限，且當(dāng)某些開關(guān)單元處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，其他開關(guān)單元處于關(guān)斷狀態(tài)。

圖8(a)和8(b)的階段1為對(duì)應(yīng)步驟s2所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，此時(shí)由于電流先對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電(如圖8(a)所示)，故第一電容模塊111的電壓持續(xù)上升，且由于第二電容模塊121被旁路，故第二電容模塊121的電壓尚未產(chǎn)生變化(如圖8(b)所示)。

然后，執(zhí)行步驟s3，于第一電容模塊111充電至第三預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊121接入，使電流同時(shí)對(duì)第一電容模塊111和第二電容 模塊121進(jìn)行充電。圖8(a)和8(b)的階段2為對(duì)應(yīng)步驟s3所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，由于此時(shí)電流同時(shí)對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓皆提升(如圖8(a)和8(b)所示)。

然后，執(zhí)行步驟s4，于第二電容模塊121充電至第四預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或于第一電容模塊111充電至第一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊111旁路。其中控制第一電容模塊111旁路的方法步驟為：控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1和該些h橋第三開關(guān)單元h3同時(shí)導(dǎo)通或控制該些h橋第二開關(guān)單元h2和該些h橋第四開關(guān)單元h4同時(shí)導(dǎo)通，此外，也可控制該些h橋第一開關(guān)單元h1和該些h橋第三開關(guān)單元h3的集合與該些h橋第二開關(guān)單元h2和該些h橋第四開關(guān)單元h4的集合交替導(dǎo)通，使第一電容模塊111旁路。圖8(a)和8(b)的階段3為對(duì)應(yīng)步驟s4所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，此時(shí)由于第一電容模塊111被旁路，故第一電容模塊111的電壓不再提升(如圖8(a)所示)，而第二電容模塊121仍繼續(xù)充電，故第二電容模塊121的電壓繼續(xù)提升(如圖8(b)所示)。

最后，執(zhí)行步驟s5，于第二電容模塊121充電至第二預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊111接入，且控制限流電阻模塊13旁路。于一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4a所示的限流電阻模塊13a的架構(gòu)時(shí)，其控制限流電阻模塊13a旁路的方法步驟為：控制每路限流電路的第二開關(guān)132a導(dǎo)通，此時(shí)第一開關(guān)131a仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，使電阻單元133a旁路。于另一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4b所示的限流電阻模塊13b的架構(gòu)時(shí)，其控制限流電阻模塊13b旁路的方法步驟為：控制每路限流電路的第三開關(guān)131b導(dǎo)通，使電阻單元133b旁路。圖8(a)和8(b)的階段4為對(duì)應(yīng)步驟s5所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，在此階段，，如果第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍高于交流電源14電壓，電流不會(huì)再給第一電容模塊111和第二電容模塊121充電，故第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓將不再提升；如果第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍低于交流電源14的電壓時(shí)，電流會(huì)繼續(xù)給第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓將會(huì)略有提升。

此外，于上述執(zhí)行步驟s5之后，本案的預(yù)充電控制方法包括步驟s6，執(zhí)行閉環(huán)控制，以控制第一電容模塊111充電至第一額定電壓值，第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。于一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為2電平變換器時(shí)，其通過閉環(huán)控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1至h橋第四開關(guān)單元h4和第二變換電路12的該些2電平第一開關(guān)單元qa及該些2電平第二開關(guān)單元qb，可使第一電容模塊111充電至第一額定電壓值以及第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。于另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為3電平變換器時(shí)，其通過閉環(huán)控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1至h橋第四開關(guān)單元h4和第二變換電路12的該些3電平第一開關(guān)單元q1至3電平第四開關(guān)單元q4，俾使第一電容模塊111充電至第一額定電壓值以及第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。圖8(a)和8(b)的階段5為對(duì)應(yīng)步驟s6所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，通過閉環(huán)控制使第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓分別拉升至第一額定電壓值與第二額定電壓值。于本實(shí)施例中，閉環(huán)控制指的是第一變換電路11和第二變換電路12處于正常工作狀態(tài)，以第二變換電路12為2電平變換器為例，第二變換電路12的3個(gè)橋臂其中之一的第一開關(guān)單元qa導(dǎo)通，其他兩個(gè)橋臂的第二開關(guān)qb導(dǎo)通，以及第一變換電路11的第一開關(guān)單元h1和第四開關(guān)單元h4導(dǎo)通，此時(shí)混合多電平功率變換器處于正常工作狀態(tài)。需要說明的是，以上例子只是2電平變換器工作于閉環(huán)控制下的一個(gè)狀態(tài)，也可以有其他的工作狀態(tài)，在此不再贅述。

圖9為本案的混合多電平功率變換器于對(duì)應(yīng)圖8(a)和8(b)不同階段時(shí)的開關(guān)信號(hào)時(shí)序圖，其中第二變換電路為2電平變換器。圖10a、10b、10c及10d分別為本案的混合多電平功率變換器于對(duì)應(yīng)圖8(a)和8(b)及圖9所示的階段1、階段2、階段3及階段4時(shí)的電流模態(tài)圖，圖11為本案的混合多電平功率變換器于對(duì)應(yīng)圖8(a)和8(b)不同階段時(shí)的開關(guān)信號(hào)時(shí)序圖，其中第二變換電路為3電平變換器。圖12a、12b、12c及12d分別為本案的混合多電平功率變換器于對(duì)應(yīng)圖8(a)和8(b)及圖11所示的階段1、段2、階段3及階段4時(shí)的電流模態(tài)圖。

于一實(shí)施例中，請參閱圖9所示的階段1，其對(duì)應(yīng)于圖8(a)和8(b)所示 的階段1，于此階段，2電平第一開關(guān)單元qa導(dǎo)通，2電平第二開關(guān)單元qb關(guān)斷，該操作會(huì)致使電流流經(jīng)2電平第一開關(guān)單元qa而使第二電容模塊121旁路，且h橋第一開關(guān)單元h1、h橋第二開關(guān)單元h2、h橋第三開關(guān)單元h3以及h橋第四開關(guān)單元h4皆關(guān)斷，致使電流流經(jīng)第一電容模塊111并對(duì)其進(jìn)行充電，其相對(duì)應(yīng)的電流模態(tài)圖如圖10a所示。于另一實(shí)施例中，請參閱圖11所示的階段1，其對(duì)應(yīng)于圖8(a)和8(b)所示的階段1，于此階段，3電平第一開關(guān)單元q1以及3電平第二開關(guān)單元q2導(dǎo)通，3電平第三開關(guān)單元q3以及3電平第四開關(guān)單元q4關(guān)斷，該操作會(huì)致使電流流經(jīng)3電平第一開關(guān)單元q1以及3電平第二開關(guān)單元q2而使第二電容模塊121旁路，且h橋第一開關(guān)單元h1、h橋第二開關(guān)單元h2、h橋第三開關(guān)單元h3以及h橋第四開關(guān)單元h4皆關(guān)斷，致使電流流經(jīng)第一電容模塊111并對(duì)其進(jìn)行充電，其相對(duì)應(yīng)的電流模態(tài)圖如圖12a所示。

于一實(shí)施例中，請參閱圖9所示的階段2，其對(duì)應(yīng)于圖8(a)和8(b)所示的階段2，于此階段，2電平第一開關(guān)單元qa及2電平第二開關(guān)單元qb皆關(guān)斷，該操作會(huì)致使電流流經(jīng)第二電容模塊121并對(duì)其進(jìn)行充電，且h橋第一開關(guān)單元h1、h橋第二開關(guān)單元h2、h橋第三開關(guān)單元h3以及h橋第四開關(guān)單元h4皆關(guān)斷，致使電流流經(jīng)第一電容模塊111并對(duì)其進(jìn)行充電，其相對(duì)應(yīng)的電流模態(tài)圖如圖10b所示。于另一實(shí)施例中，請參閱圖11所示的階段2，其對(duì)應(yīng)于圖8(a)和8(b)所示的階段2，于此階段，3電平第一開關(guān)單元q1、3電平第二開關(guān)單元q2、3電平第三開關(guān)單元q3以及3電平第四開關(guān)單元q4皆關(guān)斷，該操作會(huì)致使電流流經(jīng)第二電容模塊121并對(duì)其進(jìn)行充電，且h橋第一開關(guān)單元h1、h橋第二開關(guān)單元h2、h橋第三開關(guān)單元h3以及h橋第四開關(guān)單元h4皆關(guān)斷，致使電流流經(jīng)第一電容模塊111并對(duì)其進(jìn)行充電，其相對(duì)應(yīng)的電流模態(tài)圖如圖12b所示。

于一實(shí)施例中，請參閱圖9所示的階段3，其對(duì)應(yīng)于圖8(a)和8(b)所示的階段3，于此階段，2電平第一開關(guān)單元qa以及2電平第二開關(guān)單元qb皆關(guān)斷，該操作會(huì)致使電流流經(jīng)第二電容模塊121并對(duì)其進(jìn)行充電，且h橋第一開關(guān)單元h1及h橋第三開關(guān)單元h3皆關(guān)斷，h橋第二開關(guān)單元h2以及h橋第四開關(guān)單元h4皆導(dǎo)通，致使第一電容模塊111旁路，其相對(duì)應(yīng)的電流模態(tài)圖如圖10c所示。于另一實(shí)施例中，請參閱圖11所示的階 段3，其對(duì)應(yīng)于圖8(a)和8(b)所示的階段3，于此階段，3電平第一開關(guān)單元q1、3電平第二開關(guān)單元q2、3電平第三開關(guān)單元q3以及3電平第四開關(guān)單元q4皆關(guān)斷，該操作會(huì)致使電流流經(jīng)第二電容模塊121并對(duì)其進(jìn)行充電，且h橋第一開關(guān)單元h1以及h橋第三開關(guān)單元h3皆關(guān)斷、h橋第二開關(guān)單元h2以及h橋第四開關(guān)單元h4皆導(dǎo)通，致使第一電容模塊111旁路，其相對(duì)應(yīng)的電流模態(tài)圖如圖12c所示。

于一實(shí)施例中，請參閱圖9所示的階段4，其對(duì)應(yīng)于圖8(a)和8(b)所示的階段4，于此階段，2電平第一開關(guān)單元qa以及2電平第二開關(guān)單元qb皆關(guān)斷，且h橋第一開關(guān)單元h1、第二開關(guān)單元h2、第三開關(guān)單元h3以及第四開關(guān)單元h4皆關(guān)斷，若第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍低于交流電源14的電壓時(shí)，該操作會(huì)致使電流流經(jīng)第一電容模塊111和第二電容模塊121并對(duì)其進(jìn)行充電，其相對(duì)應(yīng)的電流模態(tài)圖如圖10d所示，若第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍高于交流電源14的電壓時(shí)，該操作不會(huì)致使電流給第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓將不再提升。于另一實(shí)施例中，請參閱圖11所示的階段4，其對(duì)應(yīng)于圖8(a)和8(b)所示的階段4，于此階段，3電平第一開關(guān)單元q1、3電平第二開關(guān)單元q2、3電平第三開關(guān)單元q3以及3電平第四開關(guān)單元q4皆關(guān)斷，且h橋第一開關(guān)單元h1、第二開關(guān)單元h2、第三開關(guān)單元h3以及第四開關(guān)單元h4皆關(guān)斷，若第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍低于交流電源14的電壓時(shí)，該操作會(huì)致使電流流經(jīng)第一電容模塊111和第二電容模塊121并對(duì)其進(jìn)行充電，其相對(duì)應(yīng)的電流模態(tài)圖如第12d圖所示，若第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍高于交流電源14的電壓時(shí)，該操作不會(huì)致使電流給第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓將不再提升。

請同時(shí)參閱圖1、圖13以及圖14(a)和14(b)，其中圖13為本案第二實(shí)施例的應(yīng)用于混合多電平功率變換器的預(yù)先充電控制方法的流程圖，以及圖14(a)和14(b)為本案第二實(shí)施例的預(yù)充電時(shí)序圖。如圖13所示，本案的預(yù)先充電控制方法包含下列步驟。首先，執(zhí)行步驟s1，控制限流電阻模塊13接入，將交流電源14的電流進(jìn)行限流，再輸出電流。于一實(shí)施例中，當(dāng) 限流電阻模塊13采用如圖4a所示的限流電阻模塊13a的架構(gòu)時(shí)，其限流的方法步驟為：控制每路限流電路的第一開關(guān)131a導(dǎo)通和第二開關(guān)132a斷開，使電阻單元133a接入，且電流經(jīng)由電阻單元133a進(jìn)行限流。于另一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4b所示的限流電阻模塊13b的架構(gòu)時(shí)，其限流的方法步驟為：控制每路限流電路的第四開關(guān)132b導(dǎo)通和第三開關(guān)131b斷開，使電阻單元133b接入，且電流經(jīng)由電阻單元133b進(jìn)行限流。

接著，執(zhí)行步驟s2，控制第二電容模塊121旁路，使電流先對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電。于一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為2電平變換器時(shí)，控制第二電容模塊121旁路的方法步驟為：控制第二變換電路12的3個(gè)橋臂的該些2電平第一開關(guān)單元qa同時(shí)導(dǎo)通，或該些2電平第二開關(guān)單元qb同時(shí)導(dǎo)通，或該些2電平第一開關(guān)單元qa和該些2電平第二開關(guān)單元qb交替導(dǎo)通，使第二電容模塊121旁路，而使電流先對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電。于另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為3電平變換器時(shí)，控制第二電容模塊121旁路的方法步驟為：控制第二變換電路12的3個(gè)橋臂的該些3電平第一開關(guān)單元q1以及3電平第二開關(guān)單元q2同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第三開關(guān)單元q3以及3電平第四開關(guān)單元q4同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第二開關(guān)單元q2以及3電平第三開關(guān)單元q3同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第一開關(guān)單元q1和3電平第二開關(guān)單元q2的集合、該些3電平第三開關(guān)單元q3和3電平第四開關(guān)單元q4的集合以及3電平第二開關(guān)單元q2和3電平第三開關(guān)單元q3的集合之間任意組合交替導(dǎo)通，以使第二電容模塊121旁路，而使電流先對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電。圖14(a)和14(b)所示的階段1為對(duì)應(yīng)步驟s2所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，此時(shí)由于電流先對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電，故第一電容模塊111的電壓持續(xù)上升(如圖14(a)所示)，且由于第二電容模塊121被旁路，故第二電容模塊121的電壓尚未產(chǎn)生變化(如圖14(b)所示)。

然后，執(zhí)行步驟s3，于第一電容模塊111充電至第五預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊121接入，此時(shí)，第一變換電路和第二變換電路中的開關(guān)單元皆處于關(guān)斷狀態(tài)，使電流同時(shí)對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電。圖14(a)和14(b)所示的階段2為對(duì)應(yīng)步驟s3所產(chǎn)生的預(yù)充 電時(shí)序圖，由圖中可以得知，由于此時(shí)電流同時(shí)對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓皆提升(如圖14(a)和14(b)所示)。

然后，執(zhí)行步驟s4，于第二電容模塊121充電至第六預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或于第一電容模塊111充電至第七預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊111間歇旁路，使電流對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121繼續(xù)充電，其中控制第一電容模塊111間歇旁路的方法步驟為：控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1和該些h橋第三開關(guān)單元h3同時(shí)間歇導(dǎo)通或控制該些h橋第二開關(guān)單元h2和該些h橋第四開關(guān)單元h4同時(shí)間歇導(dǎo)通，此外，也可控制該些h橋第一開關(guān)單元h1和該些h橋第三開關(guān)單元h3的集合與該些h橋第二開關(guān)單元h2和該些h橋第四開關(guān)單元h4的集合交替間歇導(dǎo)通，使第一電容模塊111間歇旁路。圖14(a)和14(b)所示的階段3為對(duì)應(yīng)步驟s4所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，由于電流對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121充電，故第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓皆提升(如圖14(a)和14(b)所示)，然而由于第一電容模塊111通過間歇旁路而對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行間斷性充電，且經(jīng)過階段2，第一電容模塊111的電壓已經(jīng)被充電到較高值，故第一電容模塊111的電壓提升幅度較小。

最后，執(zhí)行步驟s5，于第二電容模塊121充電至第二預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或于第一電容模塊111充電至第一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊111接入，且控制限流電阻模塊13旁路。于一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4a所示的限流電阻模塊13a的架構(gòu)時(shí)，其控制限流電阻模塊13旁路的方法步驟為：控制每路限流電路的第二開關(guān)132a導(dǎo)通，此時(shí)第一開關(guān)131a仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，使電阻單元133a旁路。于另一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4b所示的限流電阻模塊13b的架構(gòu)時(shí)，其控制限流電阻模塊13旁路的方法步驟為：控制每路限流電路的第三開關(guān)131b導(dǎo)通，使電阻單元133b旁路。圖14(a)和14(b)所示的階段4為對(duì)應(yīng)步驟s5所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，在此階段，如果第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍高于交流電源14的電壓時(shí)，電流不會(huì)再給第一電容模塊111和第二電容模塊121充電，故第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的 電壓將不再提升；如果第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍低于交流電源14的電壓時(shí)，電流會(huì)繼續(xù)給第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓將會(huì)略有提升。

此外，于上述執(zhí)行步驟s5之后，本案的預(yù)充電控制方法還包括步驟s6，執(zhí)行閉環(huán)控制，以控制第一電容模塊111充電至第一額定電壓值，第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。于一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為2電平變換器時(shí)，其通過閉環(huán)控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1至該些h橋第四開關(guān)單元h4和第二變換電路12的該些2電平第一開關(guān)單元qa及該些2電平第二開關(guān)單元qb而使第一電容模塊111充電至第一額定電壓值以及第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。于另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為3電平變換器時(shí)，其通過閉環(huán)控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1至h橋第四開關(guān)單元h4和第二變換電路12的該些3電平第一開關(guān)單元q1至3電平第四開關(guān)單元q4而使第一電容模塊111充電至第一額定電壓值以及第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。圖14(a)和14(b)所示的階段5為對(duì)應(yīng)步驟s6所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，通過閉環(huán)控制使第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓分別拉升至第一額定電壓值與第二額定電壓值。

請同時(shí)參閱圖1、圖15以及圖16(a)和16(b)，其中圖15為本案第三實(shí)施例的應(yīng)用于混合多電平功率變換器的預(yù)先充電控制方法的流程圖，以及圖16(a)和16(b)為本案第三實(shí)施例的預(yù)充電時(shí)序圖。如圖15所示，本案的預(yù)先充電控制方法包含下列步驟。首先，執(zhí)行步驟s1，控制限流電阻模塊13接入，將交流電源14的電流進(jìn)行限流，再輸出電流。于一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4a所示的限流電阻模塊13a的架構(gòu)時(shí)，其限流的方法步驟為：控制每路限流電路的第一開關(guān)131a導(dǎo)通和第二開關(guān)132a斷開，使電阻單元133a接入，且電流經(jīng)由電阻單元133a進(jìn)行限流。于另一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4b所示的限流電阻模塊13b的架構(gòu)時(shí)，其限流的方法步驟為：控制每路限流電路的第四開關(guān)132b導(dǎo)通和第三開關(guān)131b斷開，使電阻單元133b接入，且電流經(jīng)由電阻單元133b進(jìn)行限流。

接著，執(zhí)行步驟s2，控制第一電容模塊111旁路，使電流先對(duì)第二電容模塊121進(jìn)行充電，其中控制第一電容模塊111旁路的方法步驟為：控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1和h橋第三開關(guān)單元h3同時(shí)導(dǎo)通或控制該些h橋第二開關(guān)單元h2和h橋第四開關(guān)單元h4同時(shí)導(dǎo)通，此外，也可控制該些h橋第一開關(guān)單元h1和h橋第三開關(guān)單元h3的集合與該些h橋第二開關(guān)單元h2和h橋第四開關(guān)單元h4的集合交替導(dǎo)通，使第一電容模塊111旁路。圖16(a)和16(b)所示的階段1為對(duì)應(yīng)步驟s2所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，由于此時(shí)電流先對(duì)第二電容模塊121進(jìn)行充電并旁路第一電容模塊111，因此，此時(shí)的第二電容模塊121的電壓持續(xù)上升(如圖16(b)所示)，第一電容模塊111的電壓尚未產(chǎn)生變化(如圖16(a)所示)。

然后，執(zhí)行步驟s3，于第二電容模塊121充電至第八預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊111接入，此時(shí)，第一變換電路和第二變換電路的開關(guān)單元皆處于關(guān)斷狀態(tài)，使電流同時(shí)對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電。圖16(a)和16(b)的階段2為對(duì)應(yīng)步驟s3所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，由于此時(shí)電流同時(shí)對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓皆提升(如圖16(a)和16(b)所示)。

然后，執(zhí)行步驟s4，于第一電容模塊111充電至第九預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或于第二電容模塊121充電至第二預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊121旁路，使電流對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電。于一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為2電平變換器時(shí)，控制第二電容模塊121旁路的方法步驟為：控制第二變換電路12的3個(gè)橋臂的該些2電平第一開關(guān)單元qa同時(shí)導(dǎo)通，或該些2電平第二開關(guān)單元qb同時(shí)導(dǎo)通，或該些2電平第一開關(guān)單元qa和該些2電平第二開關(guān)單元qb交替導(dǎo)通，使第二電容模塊121旁路，而使電流先對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電。于另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為3電平變換器時(shí)，控制第二電容模塊121旁路的方法步驟為：控制第二變換電路12的3個(gè)橋臂的該些3電平第一開關(guān)單元q1以及該些3電平第二開關(guān)單元q2同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第三開關(guān)單元q3以及該些3電平第四開關(guān)單元q4同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第二開關(guān)單元q2以及該些3 電平第三開關(guān)單元q3同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第一開關(guān)單元q1和該些3電平第二開關(guān)單元q2的集合、該些3電平第三開關(guān)單元q3和該些3電平第四開關(guān)單元q4的集合以及3電平第二開關(guān)單元q2和該些3電平第三開關(guān)單元q3的集合三者任意組合交替導(dǎo)通，以使第二電容模塊121旁路，而使電流先對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電。圖16(a)和16(b)所示的階段3為對(duì)應(yīng)步驟s4所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，此時(shí)由于電流對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電，故第一電容模塊111的電壓持續(xù)上升(如圖16(a)所示)，且由于第二電容模塊121被旁路，故第二電容模塊121的電壓并未產(chǎn)生變化(如圖16(b)所示)。

最后，執(zhí)行步驟s5，于第一電容模塊111充電至第一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊121接入，且控制限流電阻模塊13旁路。于一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4a所示的限流電阻模塊13a的架構(gòu)時(shí)，其控制限流電阻模塊13旁路的方法步驟為：控制每路限流電路的第二開關(guān)132a導(dǎo)通，此時(shí)第一開關(guān)131a仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，使電阻單元133a旁路。于另一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4b所示的限流電阻模塊13b的架構(gòu)時(shí)，其控制限流電阻模塊13旁路的方法步驟為：控制每路限流電路的第三開關(guān)131b導(dǎo)通，使電阻單元133b旁路。圖16(a)和16(b)所示的階段4為對(duì)應(yīng)步驟s5所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，在此階段，如果第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍高于交流電源14的電壓時(shí)，電流不會(huì)再給第一電容模塊111和第二電容模塊121充電，故第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓將不再提升；如果第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍低于交流電源14的電壓時(shí)，電流會(huì)繼續(xù)給第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓將會(huì)略有提升。

此外，于上述執(zhí)行步驟s5之后，本案的預(yù)充電控制方法還包括步驟s6，執(zhí)行閉環(huán)控制，以控制第一電容模塊111充電至第一額定電壓值，第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。于一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為2電平變換器時(shí)，其通過閉環(huán)控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1至該些h橋第四開關(guān)單元h4和第二變換電路12的該些2電平第一開關(guān)單元qa及該些2電平第二開關(guān)單元qb而使第一電容模塊111充電至 第一額定電壓值以及第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。于另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為3電平變換器時(shí)，其通過閉環(huán)控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1至h橋第四開關(guān)單元h4和第二變換電路12的該些3電平第一開關(guān)單元q1至該些3電平第四開關(guān)單元q4而使第一電容模塊111充電至第一額定電壓值以及第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。圖16(a)和16(b)所示的階段5為對(duì)應(yīng)步驟s6所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，通過閉環(huán)控制使第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓分別拉升至第一額定電壓值與第二額定電壓值。

請同時(shí)參閱圖1、圖17以及圖18(a)和18(b)，其中圖17為本案第四實(shí)施例的應(yīng)用于混合多電平功率變換器的預(yù)先充電控制方法的流程圖，以及圖18(a)和18(b)為本案第四實(shí)施例的預(yù)充電時(shí)序圖。如圖17所示，本案的預(yù)先充電控制方法包含下列步驟。首先，執(zhí)行步驟s1，控制限流電阻模塊13接入，將交流電源14的電流進(jìn)行限流，再輸出電流。于一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4a所示的限流電阻模塊13a的架構(gòu)時(shí)，其限流的方法步驟為：控制每路限流電路的第一開關(guān)131a導(dǎo)通和第二開關(guān)132a斷開，使電阻單元133a接入，且電流經(jīng)由電阻單元133a進(jìn)行限流。于另一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4b所示的限流電阻模塊13b的架構(gòu)時(shí)，其限流的方法步驟為：控制每路限流電路的第四開關(guān)132b導(dǎo)通和第三開關(guān)131b斷開，使電阻單元133b接入，且電流經(jīng)由電阻單元133b進(jìn)行限流。

接著，執(zhí)行步驟s2，控制第一電容模塊111間歇旁路，使電流對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電。其中控制第一電容模塊111間歇旁路的方法步驟為：控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1和該些h橋第三開關(guān)單元h3同時(shí)間歇導(dǎo)通或控制該些h橋第二開關(guān)單元h2和該些h橋第四開關(guān)單元h4同時(shí)間歇導(dǎo)通，此外，也可控制該些h橋第一開關(guān)單元h1和該些h橋第三開關(guān)單元h3的集合與該些h橋第二開關(guān)單元h2和該些h橋第四開關(guān)單元h4的集合交替間歇導(dǎo)通，使第一電容模塊111間歇旁路。圖18(a)和18(b)所示的階段1為對(duì)應(yīng)步驟s2所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，由于電流對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓皆 提升(如圖18(a)和18(b)所示)，然而由于第一電容模塊111通過間歇旁路而對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電，且第一電容模塊111的電容值大于第二電容模塊121的電容值，故第一電容模塊111的電壓提升幅度較小。

然后，執(zhí)行步驟s3，于第二電容模塊121充電至第十預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或于第一電容模塊111充電至第十一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第一電容模塊111接入，使電流對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121繼續(xù)充電。圖18(a)和18(b)所示的階段2為對(duì)應(yīng)步驟s3所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，由于此時(shí)電流同時(shí)對(duì)第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓皆提升(如圖18(a)和18(b)所示)。

然后，執(zhí)行步驟s4，于第一電容模塊111充電至第十二預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，或第二電容模塊121充電至第二預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊121旁路，使電流對(duì)第一電容模塊111充電。于一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為2電平變換器時(shí)，控制第二電容模塊121旁路的方法步驟為：控制第二變換電路12的3個(gè)橋臂的該些2電平第一開關(guān)單元qa同時(shí)導(dǎo)通，或該些2電平第二開關(guān)單元qb同時(shí)導(dǎo)通，或該些2電平第一開關(guān)單元qa和該些2電平第二開關(guān)單元qb交替導(dǎo)通，使第二電容模塊121旁路，而使電流對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電。于另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為3電平變換器時(shí)，控制第二電容模塊121旁路的方法步驟為：控制第二變換電路12的3個(gè)橋臂的該些3電平第一開關(guān)單元q1以及3電平第二開關(guān)單元q2同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第三開關(guān)單元q3以及3電平第四開關(guān)單元q4同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第二開關(guān)單元q2以及3電平第三開關(guān)單元q3同時(shí)導(dǎo)通，或該些3電平第一開關(guān)單元q1和3電平第二開關(guān)單元q2的集合、該些3電平第三開關(guān)單元q3和3電平第四開關(guān)單元q4的集合以及3電平第二開關(guān)單元q2和3電平第三開關(guān)單元q3的集合任意組合交替導(dǎo)通，以使第二電容模塊121旁路，而使電流對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電。圖18(a)和18(b)所示的階段3為對(duì)應(yīng)步驟s4所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，此時(shí)由于電流對(duì)第一電容模塊111進(jìn)行充電，故第一電容模塊111的電壓持續(xù)上升(如圖18(a)所示)，且由于第二電容模塊121被旁路，故第二電容模塊121的電壓并不會(huì)繼續(xù)上升(如圖18(b)所示)。

最后，執(zhí)行步驟s5，于第一電容模塊111充電至第一預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，控制第二電容模塊121接入，且控制限流電阻模塊13旁路。于一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4a所示的限流電阻模塊13a的架構(gòu)時(shí)，其控制限流電阻模塊13旁路的方法步驟為：控制每路限流電路的第二開關(guān)132a導(dǎo)通，此時(shí)第一開關(guān)131a仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，使電阻單元133a旁路。于另一實(shí)施例中，當(dāng)限流電阻模塊13采用如圖4b所示的限流電阻模塊13b的架構(gòu)時(shí)，其控制限流電阻模塊13旁路的方法步驟為：控制每路限流電路的第三開關(guān)131b導(dǎo)通，使電阻單元133b旁路。圖18(a)和18(b)所示的階段4為對(duì)應(yīng)步驟s5所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，在此階段，如果第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍高于交流電源14的電壓時(shí)，電流不會(huì)再給第一電容模塊111和第二電容模塊121充電，故第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓將不再提升；如果第一電容模塊111和第二電容模塊121的電壓稍低于交流電源14的電壓時(shí)，電流會(huì)繼續(xù)給第一電容模塊111和第二電容模塊121進(jìn)行充電，故第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓將會(huì)略有提升。

此外，于上述執(zhí)行步驟s5之后，本案的預(yù)充電控制方法還包括步驟s6，執(zhí)行閉環(huán)控制，以控制第一電容模塊111充電至第一額定電壓值，第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。于一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為2電平變換器時(shí)，其通過閉環(huán)控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1至h橋第四開關(guān)單元h4和第二變換電路12的該些2電平第一開關(guān)單元qa及該些2電平第二開關(guān)單元qb而使第一電容模塊111充電至第一額定電壓值以及第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。于另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙儞Q電路12為3電平變換器時(shí)，其通過閉環(huán)控制第一變換電路11的該些h橋第一開關(guān)單元h1至該些h橋第四開關(guān)單元h4和第二變換電路12的該些3電平第一開關(guān)單元q1至3電平第四開關(guān)單元q4而使第一電容模塊111充電至第一額定電壓值以及第二電容模塊121充電至第二額定電壓值。圖18(a)和18(b)所示的階段5為對(duì)應(yīng)步驟s6所產(chǎn)生的預(yù)充電時(shí)序圖，由圖中可以得知，通過閉環(huán)控制使第一電容模塊111的電壓與第二電容模塊121的電壓分別拉升至第一額定電壓值與第二額定電壓值。

請同時(shí)參閱圖19及圖20，其中圖19為帶自舉電容的驅(qū)動(dòng)電路示意圖， 以及圖20為本案的混合多電平功率變換器的另一示例性的開關(guān)信號(hào)時(shí)序圖，其中第二變換電路為3電平變換器，且?guī)ё耘e電容的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)的開關(guān)管不能長時(shí)間處于導(dǎo)通狀態(tài)。于一些實(shí)施例中，本案的混合多電平功率變換器1還包括一第一變換電路11的驅(qū)動(dòng)電路19和第二變換電路12的驅(qū)動(dòng)電路，以架構(gòu)于控制第一變換電路11的該些h橋開關(guān)單元和第二變換電路12的該些開關(guān)單元的導(dǎo)通與關(guān)斷的切換運(yùn)作。于本實(shí)施例中，第二變換電路12的驅(qū)動(dòng)電路控制3電平變換器的驅(qū)動(dòng)電路可帶自舉電容的驅(qū)動(dòng)電路19，也可以是其他的驅(qū)動(dòng)電路，控制該些3電平第一開關(guān)單元、該些3電平第二開關(guān)單元、該些3電平第三開關(guān)單元和該些3電平第四開關(guān)單元交替導(dǎo)通和關(guān)斷q1/q2以及q3/q4(如圖20所示)，導(dǎo)通時(shí)間為t11，關(guān)斷時(shí)間為t12，使得第二電容模塊121旁路。第一變換電路11的驅(qū)動(dòng)電路為帶自舉電容的驅(qū)動(dòng)電路19控制該些h橋第二開關(guān)單元h2和該些h橋第四開關(guān)單元h4間歇性導(dǎo)通和關(guān)斷h2/h4(如圖20所示)，導(dǎo)通時(shí)間為t21，關(guān)斷時(shí)間為t22，進(jìn)而控制第一電容模塊111間歇旁路，此外，上述的時(shí)間t11，t12，t21，t22可因想要的開關(guān)間歇導(dǎo)通的間隔做適應(yīng)性調(diào)整。

于上述四個(gè)實(shí)施例中，第一預(yù)設(shè)電壓值與第一額定電壓值以保持一特定比例為較佳，其中第一預(yù)設(shè)電壓值與第一額定電壓值的比值可為但不限于0.5至0.9。第二預(yù)設(shè)電壓值與第二額定電壓值以保持一特定比例為較佳，其中第二預(yù)設(shè)電壓值與第二額定電壓值的比值可為但不限于0.5至0.9。此外，第一預(yù)設(shè)電壓值與第一額定電壓值的比值以等于第二預(yù)設(shè)電壓值與第二額定電壓值的比值為較佳，若上述兩比值相等或上述兩比值符合上述的比值范圍的限制時(shí)，則可避免于閉環(huán)控制時(shí)產(chǎn)生過調(diào)制的情形。

綜上所述，本案提供一種應(yīng)用于一混合多電平功率變換器的預(yù)先充電控制方法，其可以控制預(yù)充電結(jié)束后2電平/3電平變換器的第二電容模塊與h橋電路的第一電容模塊上的直流母線的電壓值，有利于后續(xù)閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)。此外，本案無需額外加設(shè)預(yù)充電裝置來執(zhí)行預(yù)先充電。

本案得由本領(lǐng)域技術(shù)人員任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附權(quán)利要求所欲保護(hù)者。