一種三相四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四電平變換器電容電位平衡控制方法及系統(tǒng)，其通過檢測變換器母線電壓、電容中點電壓偏移量、三相電流，并根據(jù)母線電壓及電平系數(shù)計算基準電平，同時記錄三相調制電壓指令值并排序，根據(jù)該排序結果、結合所述電平系數(shù)、基準電平和電容中點電壓偏移量計算零序分量，在不改變各相輸出電平組合的前提下，將該零序分量分別與所述三相調制電壓指令值進行疊加，得到修正后的三相輸出調制電壓指令值，從而達到了消除所述電容中點電壓偏移量的目的，使得電容電壓達到平衡。本申請通過精確計算確定零序分量，不僅簡單易實現(xiàn)，還提高了變換器電容電壓平衡控制的準確度，解決了現(xiàn)有技術的問題。
【專利說明】—種三相四電平變換器電容電位平衡控制方法及系統(tǒng)
【技術領域】
[0001 ] 本申請涉及電力控制【技術領域】，尤其涉及一種三相四電平變換器電容電位平衡控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]為了提高光伏逆變器的逆變效率和并網(wǎng)電壓等級，多電平拓撲技術越來越受到重視。對于多電平逆變器，由于多電平拓撲的直流側電容輸出有功功率不平衡，極易導致電平數(shù)的退化；為此，現(xiàn)有技術提出了一系列直流側配有升降壓裝置的多電平逆變器。
[0003]如圖1所示的一種現(xiàn)有三相四電平變換器系統(tǒng)結構示意圖，電壓為+2E的直流源僅提供了四電平中的+E和-E兩個電平，另兩個電平+(l+k)E和_(l+k)E則是由開關管、電感、電容等期間組成的升降壓裝置DC/DC提供的。雖然解決了多電平退化的問題，但與一般的四電平逆變器相同，此類配有升降壓裝置的四電平逆變器亦存在直流側電容中點電位波動現(xiàn)象，即(V10I+V102)-(V103+V104) Oo
[0004]現(xiàn)有技術雖然已存在多種解決上述電容電位波動問題的控制策略，但普遍存在控制過程復雜、不易實現(xiàn)的缺點。因此，如何簡單有效的實現(xiàn)電容中點電位平衡控制，已成為本領域技術人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本申請目的在于提供一種三相四電平變換器電容電位平衡控制方法及系統(tǒng)，以簡單有效的實現(xiàn)三相四電平變換器的電容中點電位平衡控制。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g方案:
[0007]—種三相四電平變換器電容電位平衡控制方法，包括:
[0008]記錄變換器的三相輸出調制電壓指令值\、Vb和V。，并按大小對其進行排序；
[0009]檢測所述變換器的三相電流iA、iB和ic ；
[0010]檢測所述變換器的母線電壓VD。，并根據(jù)電平系數(shù)k、所述VD。計算所述變換器的基準電平E ;
[0011]檢測所述變換器的電容中點電壓偏移量A ；
[0012]根據(jù)所述k、E、A VD。和所述排序結果計算零序分量Vz'；
[0013]若所述零序分量V在預設范圍內(nèi)，則將所述V分別與所述VA、VB和V。疊加，得到第一修正調制電壓V/、\'、V ;所述預設范圍表示疊加前后各相輸出電平組合均不改變的零序分量的大小范圍；
[0014]將所述第一修正調制電壓V/、V和V。'作為所述變換器修正后的三相輸出調制電壓指令值；其中，
[0015]E=Vdc/(2+2k), k>0，所述三相四電平逆變器的四種電平分別為_(l+k)E、_E、+E和+(1+k)E0
[0016]優(yōu)選的，所述零序分量Vz'的計算公式為:[0017]當E ≤ Vmax ≤(l+k)E 且 E ≤ Vmid ≤(l+k)E 且 _(l+k)E ≤ Vmin ≤-E 時，
【權利要求】
1.一種三相四電平變換器電容電位平衡控制方法，其特征在于，包括: 記錄變換器的三相輸出調制電壓指令值\、Vb和V。，并按大小對其進行排序； 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\c，并根據(jù)電平系數(shù)k及所述\c計算所述變換器的基準電平E ; 檢測所述變換器的電容中點電壓偏移量AVrc; 根據(jù)所述E、AVlie和所述排序結果計算零序分量Vz'； 若所述零序分量Vz'在預設范圍內(nèi)，則將所述Vz'分別與所述疊加，得到第一修正調制電壓V/、VB'、\’ ;所述預設范圍表示疊加前后各相輸出電平組合不改變的零序分量的大小范圍； 將所述第一修正調制電壓V/、\'和VJ作為所述變換器修正后的三相輸出調制電壓指令值；其中， E=Vdc/(2+2k), k>0，所述三相四電平逆變器的四種電平分別為_(l+k)E、-E、+E和+(1+k)E0
2.根 據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述零序分量Vz'的計算公式為:
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述預設范圍包括:
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，還包括: 若所述零序分量Vz'不在預設范圍內(nèi)，則對所述零序分量Vz'進行修正得到修正零序分量Vz'';將所述修正零序分量Vz''分別與所述卩4、％和V。疊加，得到第二修正調制電壓V '、V '、V '； 將所述第二修正調制電壓V/ '、V '和Vc''作為所述變換器修正后的三相輸出調制電壓指令值。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述對所述零序分量Vz'進行修正得到修正零序分量Vz''，具體方法為:
當 E ≤ Vmax≤(l+k)E 且 E ≤ Vmid ≤(l+k)E 且 _(l+k)E≤ Vmin ≤-E 時，
若 V ≤ max (E-Vfflax, E-Vfflid, - (1+k) E-Vfflin), ≤lJ:
Vz' ' =max (E-Vmax, E-Vmid, - (1+k) E-Vmin)；
若 V ≤ min ((1+k) E-Vmax, (1+k) E-Vmid, -E-Vmin)，則:
V' =min( (1+k) E-Vfflax, (1+k) E-Vfflid,-E-Vfflin)；
當 E ≤ Vmax ( (l+k)E 且 E ( Vmid ( (l+k)E 且-E ( Vmin ≤ E 時，
若 V < max (E-Vfflax, E-Vfflid, -E-Vfflin)，則:
Vz' ' =max (E-Vmax, E-Vmid, -E-Vmin)；
若 V ≤ min ((1+k) E-Vmax, (1+k) E-Vmid, E-Vmin)，則:
V' =min((1+k)E-Vfflax, (1+k)E-Vfflid, E-Vfflin)；
當 E ≤ Vmax ( (l+k)E 且-E ( Vmid ( E 且-(1+k)E ( Vmin ( -E 時，
若 V ( max (E-Vfflax, -E-Vmid，- (1+k) E-Vmin)，則:
Vz' ' =max (E-Vmax, -E-Vmid, - (1+k) E-Vmin)；
若 V ≤ min ((1+k) E-Vfflax, E-Vfflid, -E-Vfflin), ≤lJ:
Vz' ' =min ((1+k) E-Vfflax, E-Vfflid, -E-Vfflin)；
當 E ≤ Vmax ( (l+k)E 且-E ( Vmid ≤ E 且-E ≤ Vmin ≤ E 時，
若 V ≤ max (E-Vfflax, -E-Vfflid, -E-Vfflin)，則:
Vz' ' =max (E-Vmax, -E-Vmid, -E-Vmin)；
若 V ≤min ((1+k) E-Vfflax, E-Vfflid, E-Vfflin), ≤lJ:
Vz' ' =min ((1+k) E-Vfflax, E-Vfflid, E-Vfflin)；
當 E ≤ Vmax ( (1+k) E 且-(1+k) E ( Vmid ≤-E 且-(1+k) E ( Vmin ≤-E 時，
若 V ≤ max (E-Vmax, -(1+k)E-Vmid, -(1+k)E-Vmin)，則:
Vz' ' =max (E-Vmax, - (1+k) E-Vmid, - (1+k) E-Vmin)；
若 V ≤ min ((1+k) E-Vfflax, -E-Vfflid, -E-Vmin)，則:
Vz' ' =min ((1+k) E-Vmax, -E-Vmid, -E-Vmin)；
當-E ≤ Vmax≤ E 且-E ≤ Vmid ( E 且 _(l+k)E ( Vmin ( -E 時，
若 V ( max (-E-Vfflax, -E-Vmid, - (1+k) E-Vmin)，則:
V/ ' =max(-E-Vmax,-E-Vmid,-(1+k)E-Vmin);
若 V > min (E-Vfflax, E-Vfflid, -E-Vfflin)，則:
V' =min (E-Vmax, E-Vmid, -E-Vmin)；≤Vfflax≤E且-E≤Vfflid≤E且-E≤Vfflin≤E時，
若 V ≤ max (-E-Vfflax, -E-Vfflid, -E-Vfflin)，則:
V' =max (-E-Vmax, -E-Vmid, -E-Vmin)；
6.—種三相四電平變換器電容電位平衡控制系統(tǒng),其特征在于,包括: 三相調制電壓存儲模塊，用于記錄所述變換器的三相輸出調制電壓指令值\、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。； 基準電平計算模塊，用于根據(jù)電平系數(shù)k及所述VD。計算所述變換器的基準電平E ； 電壓偏移量檢測模塊，用于檢測所述變換器的電容中點電壓偏移量； 零序分量計算模塊，用于根據(jù)所述k、E、AVD。和所述電壓排序模塊的排序結果計算零序分量Vz'； 修正判斷模塊，用于判斷所述零序分量Vz'是否在預設范圍內(nèi)；所述預設范圍表示疊加前后各相輸出電平組合均不改變的零序分量的大小范圍； 第一修正調制電壓生成模塊，用于在所述修正判斷模塊的判斷結果為是時，將所述V分別與所述VA、Vb和V。疊加，得到第一修正調制電壓V/、\'、\丨，并將所述第一修正調制電壓V/、\'和V作為所述變換器修正后的三相輸出調制電壓指令值。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述零序分量計算模塊通過如下公式計算零序分量Vz':
8.根據(jù)權利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預設范圍包括:
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，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果為否時，對所述零序分量V進行修正得到修正零序分量Vz',； 第二修正調制電壓計算模塊，用于將所述修正零序分量Vz''分別與所述VA、％和&疊加，得到三相第二修正調制電壓V/ '、v '、v '，并將所述V/ '、v '和vc''作為所述變換器修正后的三相輸出調制電壓指令值。
10.根據(jù)權利要求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Vz'進行修正得到修正零序分量Vz'，:
【文檔編號】H02M7/483GK103441695SQ201310391199
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權日:2013年8月30日
【發(fā)明者】鄒海晏, 陶磊, 張建, 張明, 陳長春, 張玉 申請人:陽光電源股份有限公司