一種飛跨電容型五電平逆變裝置的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用改進(jìn)載波層疊PWM方法的飛跨電容型五電平逆變裝置的控制方法，得出逆變器控制所需的“2”、“1”、“0”、“-1”、“-2”狀態(tài)，利用飛跨電容開關(guān)狀態(tài)冗余特性，增加電平向量選擇環(huán)節(jié)，設(shè)定初值后合理分配電平向量狀態(tài)，通過幾種電平狀態(tài)的切換，控制平衡飛跨電容電壓。將改進(jìn)的載波層疊PWM方法應(yīng)用于飛跨電容型五電平逆變電路，相比傳統(tǒng)載波移相PWM方法，靈活度大，實現(xiàn)簡單，線電壓諧波大大降低。
【專利說明】一種飛跨電容型五電平逆變裝置的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及并網(wǎng)發(fā)電用逆變器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種飛跨電容型五電平逆變裝置的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，多電平逆變器在高壓大功率領(lǐng)域應(yīng)用越來越多，現(xiàn)在應(yīng)用較為成熟的主要有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):二極管鉗位型、級聯(lián)型和飛跨電容型。二極管鉗位型多電平逆變器拓?fù)溆兄绷髂妇€側(cè)各電容電壓均壓困難和電壓應(yīng)力不均勻等缺點(diǎn)。級聯(lián)型多電平逆變器拓?fù)湓谛杼峁┯泄β蕡龊?，需要多個獨(dú)立直流電源且不共地。飛跨電容型多電平逆變器拓?fù)浜推渌麅煞N相比，利用電容鉗位，克服了二極管鉗位型逆變器的固有缺陷；利用一個直流電源，克服了級聯(lián)型逆變器的多電源缺陷；并有大量的冗余開關(guān)狀態(tài)，具有更容易向多電平發(fā)展的優(yōu)良特點(diǎn)。
[0003]多電平脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)技術(shù)是多電平逆變器研究的核心技術(shù)。多電平逆變器脈寬調(diào)制技術(shù)的原理是用正弦波作為調(diào)制波，以恒定頻率的三角波為載波，由于三角波的上下寬度是線性變化的，通過正弦調(diào)制波與三角波進(jìn)行比較，可以得到一組幅值相等而寬度正比于正弦波的矩形脈沖序列，用開關(guān)量取代模擬量，并通過逆變開關(guān)管的通斷控制，把直流電能變換成多電平PWM交流電能。
[0004]PWM調(diào)制的控制目的主要有兩個:
[0005]一、對輸出電 壓的控制；
[0006]二、對多電平逆變器自身運(yùn)行狀態(tài)的控制。
[0007]PWM調(diào)制技術(shù)包括載波PWM方法和空間矢量PWM方法。如下所示:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種飛跨電容型五電平逆變裝置的控制方法，其特征在于，該方法包括下列步驟:步驟①、逆變控制模塊設(shè)定飛跨電容型五電平逆變裝置輸出電平狀態(tài)及開關(guān)組合狀態(tài)，當(dāng)飛跨電容型五電平逆變裝置的輸出電壓為+Vdc;/2，+Vdc/4,0, -Vdc/4, -Vdc/2時，分別定義逆變裝置對應(yīng)輸出為電平狀態(tài)，其開關(guān)組合狀態(tài)具體如下所示，“I”代表閉合此開關(guān)，“O”代表關(guān)斷此開關(guān): 當(dāng)逆變裝置輸出為“2”電平狀態(tài)，第一功率開關(guān)管Sal至第八功率開關(guān)管Sa8開關(guān)狀態(tài)為 11110000 ； 當(dāng)逆變裝置輸出為“I”電平狀態(tài)，第一功率開關(guān)管Sal至第八功率開關(guān)管Sa8開關(guān)狀態(tài)為 11101000、01110001、10110010 或 11010100 ； 當(dāng)逆變裝置輸出為“O”電平狀態(tài)，分為兩種，“0+”電平狀態(tài)，第一功率開關(guān)管Sal至第八功率開關(guān)管Sa8開關(guān)狀態(tài)為00110011，10010110或01010101 ;“0-，，電平狀態(tài)，第一功率開關(guān)管Sal至第八功率開關(guān)管Sa8開關(guān)狀態(tài)為11001100，01101001或10101010 ； 當(dāng)逆變裝置輸出為“-1”電平狀態(tài)，第一功率開關(guān)管Sal至第八功率開關(guān)管Sa8開關(guān)狀態(tài)為 10001110,01001101,00101011 或00010111 ； 當(dāng)逆變裝置輸出為“_2”電平狀態(tài)，第一功率開關(guān)管Sal至第八功率開關(guān)管Sa8開關(guān)狀態(tài)為 00001111 ； 步驟②、逆變控制模塊根據(jù)上位機(jī)給定的載波頻率F1，產(chǎn)生幅值為0.5且恒定的四層三角載波； 逆變控制模塊根據(jù)上位 機(jī)給定的所述的飛跨電容型五電平逆變裝置輸出側(cè)電壓幅值及頻率要求，產(chǎn)生恒定的正弦調(diào)制波，頻率為F2 ； 步驟③、逆變控制模塊根據(jù)載波頻率Fl及調(diào)制波頻率F2，計算預(yù)設(shè)參數(shù)K，具體過程為: 首先計算單個調(diào)制周期中“O”電平出現(xiàn)次數(shù)n=Fl/F2+l: 當(dāng)η為偶數(shù)時，Κ=η; 當(dāng)η為奇數(shù)時，K= (η-3)/2 ； 步驟④、逆變控制模塊利用載波同相層疊方法，將步驟②得到的正弦調(diào)制波與四層三角載波進(jìn)行比較，產(chǎn)生八個功率開關(guān)管開關(guān)信號，具體方法如下: 當(dāng)正弦調(diào)制波的幅值比第一層三角載波的幅值大時，八個功率開關(guān)管狀態(tài)為。11110000，逆變器輸出“2”電平狀態(tài)； 當(dāng)正弦調(diào)制波幅值介于第一、二層三角載波幅值之間時，八個功率開關(guān)管狀態(tài)為。11101000、01110001、10110010或11010100,四個電壓向量各作用1/2調(diào)制波周期，交替循環(huán)，逆變器輸出“I”電平狀態(tài)； 當(dāng)正弦調(diào)制波幅值介于第二、三層三角載波幅值之間時，逆變器輸出“O”電平狀態(tài)，八個功率管開關(guān)狀態(tài)計算方法如下: 根據(jù)初始開關(guān)信號，記錄“O”電平計數(shù)個數(shù)Μ，將M與預(yù)設(shè)參數(shù)K相模: 當(dāng)模值小于等于Κ/2-1時，八個功率開關(guān)管狀態(tài)為00110011、10010110或01010101，三個電壓向量各作用I個調(diào)制波周期，交替循環(huán)，逆變裝置輸出“0+”狀態(tài)； 當(dāng)模值大于κ/2-1時，八個功率開關(guān)管狀態(tài)為11001100、10101010或01101001，三個電壓向量各作用I個調(diào)制波周期，交替循環(huán)，逆變裝置輸出“O-”狀態(tài)；當(dāng)正弦調(diào)制波幅值介于第三、四層三角載波幅值之間時，八個功率開關(guān)管狀態(tài)為.10001110、01001101、00101011或00010111，四個電壓向量各作用1/2調(diào)制波周期，交替循環(huán)，逆變器輸出“-1”電平狀態(tài)； 當(dāng)正弦調(diào)制波的幅值比第四層三角載波幅值小時，八個功率開關(guān)管狀態(tài)為00001111，逆變器輸出“_2”電平狀態(tài)； 步驟⑤、根據(jù)步驟④產(chǎn)生的開關(guān)信號，逆變控制模塊將信號發(fā)送給各功率開關(guān)管，并驅(qū)動各功率開關(guān)管的開通和關(guān)斷。 步驟⑥、重復(fù)執(zhí)行步 驟④~步驟⑤，保證穩(wěn)定的正弦波輸出。
【文檔編號】H02M7/5387GK103872937SQ201410125395
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】王琨, 馮琳, 李國杰, 江秀臣, 汪可友, 韓蓓, 杭麗君 申請人:上海交通大學(xué)