一種三相五電平變換器電容電位平衡控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種三相五電平變換器電容電位平衡控制方法及系統(tǒng)，其根據(jù)三相輸出調(diào)制電壓的大小排序結(jié)果和相應(yīng)相的輸出電流、基準(zhǔn)電平和電容中點(diǎn)電壓偏移量計(jì)算零序分量；將該零序分量分別與原三相輸出調(diào)制電壓進(jìn)行疊加，得到修正調(diào)制電壓；檢測三相五電平拓?fù)渲忻肯囡w跨電容的電壓，并根據(jù)三相電流、修正調(diào)制電壓和飛跨電容的電壓，確定對應(yīng)相的五電平拓?fù)渲虚_關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)組合及其相應(yīng)開關(guān)狀態(tài)的作用時間；通過控制開關(guān)管實(shí)現(xiàn)上述開關(guān)狀態(tài)組合及其作用時間，使得電容電壓達(dá)到平衡，不需要增加輔助電路，成本低且簡單易實(shí)現(xiàn)，還保證了變換器電容電壓平衡控制的準(zhǔn)確度；同時，還實(shí)現(xiàn)了飛跨電容的電位控制，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題。
【專利說明】—種三相五電平變換器電容電位平衡控制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及電力控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種三相五電平變換器電容電位平衡控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源領(lǐng)域，多電平變換器因具有輸出功率大、動態(tài)響應(yīng)快、電磁兼容性好等特性而越來越受重視。但是因四電平及以上電平的變換器的電容電位不易平衡，電位控制過程復(fù)雜，或需要增加額外的電路裝置來實(shí)現(xiàn)各電容電位的平衡控制，故限制了四電平及以上電平的變換器的應(yīng)用。
[0003]特別的，現(xiàn)有圖1 (a)所示的三相五電平變換器系統(tǒng)(五種電平分別為+2E、+E、
0、-E和-2E)，其每相的五電平拓?fù)渲芯哂幸伙w跨電容Cl，常見結(jié)構(gòu)包括圖1 (b)所示的單相五電平拓?fù)浼捌浜唸D。對于圖1 (a)所示三相五電平變換器，其除和一般多電平電路一樣，需要平衡控制中點(diǎn)N的電位，還需要控制每相的飛跨電容Cl上的電位，現(xiàn)有針對圖1示三相五電平變換器系統(tǒng)的控制方法實(shí)現(xiàn)起來較為復(fù)雜，且效果不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本申請目的在于提供一種三相五電平變換器電容電位平衡控制方法及系統(tǒng)，以在不增加輔助電路的前提下，實(shí)現(xiàn)三相五電平變換器電容電位平衡控制，同時實(shí)現(xiàn)每相飛跨電容電位的平衡控制。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案:
[0006]一種三相五電平變換器電容電位平衡控制方法，包括:
[0007]記錄變換器的三相輸出調(diào)制電壓指令值\、Vb和V。，并按大小對其進(jìn)行排序；
[0008]檢測所述變換器的三相電流iA、iB和ic ；
[0009]檢測所述變換器的母線電壓VD。，并根據(jù)所述VD。計(jì)算所述變換器的基準(zhǔn)電平E ；
[0010]檢測所述變換器的電容中點(diǎn)電壓偏移量AVrc ；
[0011]根據(jù)所述E、AVrc和所述排序結(jié)果計(jì)算零序分量Vz'；
[0012]若所述零序分量V在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則將所述V分別與所述VA、VB和V。疊加，得到第一修正調(diào)制電壓V/、\'、V ;所述預(yù)設(shè)范圍表示疊加前后各相調(diào)制電壓的符號均不改變的零序分量的大小范圍；
[0013]檢測三相五電平拓?fù)渲兴鲲w跨電容的電壓VAa、Vbci和Vra ；
[0014]根據(jù)所述三相電流、修正調(diào)制電壓和飛跨電容的電壓，確定對應(yīng)相的五電平拓?fù)渲忻總€開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)組合，及所述開關(guān)狀態(tài)組合在當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)的保持時間，其中，所述修正調(diào)制電壓包括所述第一修正調(diào)制電壓V/、VB'和Vc'。
[0015]優(yōu)選地，所述零序分量Vz'的計(jì)算公式為:[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種三相五電平變換器電容電位平衡控制方法，所述三相五電平變換器的每相五電平拓?fù)渲芯哂幸伙w跨電容，其特征在于，包括: 記錄變換器的三相輸出調(diào)制電壓指令值\、Vb和V。，并按大小對其進(jìn)行排序； 檢測所述變換器的三相電流iA、iB和; 檢測所述變換器的母線電壓VD。，并根據(jù)所述VD。計(jì)算所述變換器的基準(zhǔn)電平E ； 檢測所述變換器的電容中點(diǎn)電壓偏移量&\c' 根據(jù)所述E、AVirc和所述排序結(jié)果計(jì)算零序分量Vz'； 若所述零序分量Vz'在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則將所述Vz'分別與所述疊加，得到第一修正調(diào)制電壓V/、VB'、\’ ;所述預(yù)設(shè)范圍表示疊加前后各相調(diào)制電壓的符號均不改變的零序分量的大小范圍； 檢測三相五電平拓?fù)渲兴鲲w跨電容的電壓VAa、Vbci和Vra ； 根據(jù)所述三相電流、修正調(diào)制電壓和飛跨電容的電壓，確定對應(yīng)相的五電平拓?fù)渲忻總€開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)組合，及所述開關(guān)狀態(tài)組合在當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)的作用時間；其中，所述修正調(diào)制電壓包括所述第一修正調(diào)制電壓V/、VB'和Vc'。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述零序分量Vz'的計(jì)算公式為:

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)范圍包括:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述修正調(diào)制電壓還包括第二修正調(diào)制電壓V/、Vb"和Vc";所述方法還包括: 若所述零序分量Vz'不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則對所述零序分量Vz'進(jìn)行修正得到修正零序分量Vz"； 將所述修正零序分量Vz"分別與所述\、Vb和V。疊加，得到所述第二修正調(diào)制電壓V/、V、V。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對所述零序分量Vz'進(jìn)行修正得到修正零序分量Vz"，具體方法為:
若 Vfflid > O 且 V >min (-Vfflin, 2E_Vm J，則:
Vz" =min(-Vfflin, 2E-Vfflax)；
若 V-彡 O 且 V〈max (-Vfflax, -2E_Vmin，-Vfflid)，則:
Vz" =max(-Vmax, -2E-Vmin, -Vmid)；
若 V- < O 且 Vz' >min (-Vfflin, 2E_Vmax，-Vfflid)，則:
Vz" =min(-Vfflin, 2E-Vfflax,-Vfflid)；
若 V- < O 且 V〈max (-Vfflax, -2E_Vmin)，則:
Vz" =max (-Vmax, -2E-Vmin)。
6.一種三相五電平變換器電容電位平衡控制系統(tǒng)，所述三相五電平變換器的每相五電平拓?fù)渲芯哂幸伙w跨電容，其特征在于，包括: 三相調(diào)制電壓存儲模塊，用于記錄所述變換器的三相輸出調(diào)制電壓指令值\、Vb和\ ； 三相電流檢測模塊，用于檢測所述變換器的三相電流iA、iB和; 電壓排序模塊，用于按大小對所述\、Vb和V。進(jìn)行排序； 母線電壓檢測模塊，用于檢測所述變換器的母線電壓VD。； 基準(zhǔn)電平計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述計(jì)算所述變換器的基準(zhǔn)電平E ； 電壓偏移量檢測模塊，用于檢測所述變換器的電容中點(diǎn)電壓偏移量AVdc ； 零序分量計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述E、△ VD。和所述電壓排序模塊的排序結(jié)果計(jì)算零序分量Vz'； 修正判斷模塊，用于判斷所述零序分量Vz'是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；所述預(yù)設(shè)范圍表示疊加前后各相調(diào)制電壓的符號均不改變的零序分量的大小范圍； 第一修正計(jì)算模塊，用于在所述修正判斷模塊的判斷結(jié)果為是時，將所述Vz'分別與所述VA、VjP V。疊加，得到第一修正調(diào)制電壓V/、Vb'和Vc'； 電容電壓檢測模塊，用于檢測三相五電平拓?fù)渲兴鲲w跨電容的電壓νΑα、Vbci和Vra ；開關(guān)控制模塊，用于根據(jù)所述三相電流、修正調(diào)制電壓和飛跨電容的電壓，確定對應(yīng)相的五電平拓?fù)渲忻總€開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)組合，及所述開關(guān)狀態(tài)組合在當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)的作用時間；其中，所述修正調(diào)制電壓包括所述第一修正調(diào)制電壓V/ 'V 'V。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述零序分量計(jì)算模塊通過如下公式計(jì)算零序分量Vz':
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)范圍包括:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述修正調(diào)制電壓還包括所述第二修正調(diào)制電壓V/、Vb"和Vc";所述系統(tǒng)還包括: 零序分量修正模塊，用于在所述修正判斷模塊的判斷結(jié)果為否時，對所述零序分量V進(jìn)行修正得到修正零序分量Vz"； 第二修正計(jì)算模塊，用于將所述修正零序分量Vz"分別與所述\、\和V。疊加，得到所述第二修正調(diào)制電壓V/、Vb"、VC"。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述零序分量修正模塊通過如下方法對所述零序分量V/進(jìn)行修正得到修正零序分量Vz":
若 Vfflid > O 且 V >min (-Vfflin, 2E_Vm J，則:
Vz" =min(-Vfflin, 2E-Vfflax)；
若 V-≥ O 且 V〈max (-Vfflax, -2E_Vmin，-Vfflid)，則:
Vz" =max(-Vmax, -2E-Vmin, -Vmid)；
若 V- < O 且 Vz' >min (-Vfflin, 2E_Vmax，-Vfflid)，則:
Vz" =min(-Vfflin, 2E-Vfflax,-Vfflid)；
若 V- < O 且 V〈max (-Vfflax, -2E_Vmin)，則:
Vz" =max (-Vmax, -2E-Vmin)。
【文檔編號】H02M7/483GK103427695SQ201310390881
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】鄒海晏, 陶磊, 張建, 張玉, 陳長春, 張明 申請人:陽光電源股份有限公司