三電平變換器中點電位平衡控制方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三電平變換器的中點電位平衡控制方法與裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)中點電位的零電位控制，具有重要的實用意義。本發(fā)明，采用基于零序電壓注入的多載波CBPWM方法，實現(xiàn)中點電位平衡控制。通過采集直流母線中點上下側(cè)的電壓，將兩者的偏差輸入滑模變結(jié)構(gòu)控制器，得到零序電壓，再疊加至原有三相調(diào)制波，可起到控制中點電壓平衡的效果。本方案具有響應(yīng)速度快、魯棒性強等特點，能夠適應(yīng)不同功率因數(shù)、負載的工況。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種NPC三電平變換器的中點電位平衡控制方法與裝置。 三電平變換器中點電位平衡控制方法與裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著大功率電力電子技術(shù)的發(fā)展，多電平變換器得到了廣泛應(yīng)用，其具有 諧波含量低、效率高、容量大等特點。三電平變換器常見的拓撲結(jié)構(gòu)是二極管中點箝位型 (NPC)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。與兩電平拓撲相比具有以下優(yōu)點：1)相同開關(guān)頻率下，輸出電壓、 電流的諧波含量大幅降低；2)功率管承受的電壓為母線電壓的一半；3)功率管開關(guān)損耗 低。
[0003] 中點電位平衡問題是三電平研究的熱點和難點。三電平調(diào)制算法中，常采用多載 波脈寬調(diào)制（CBPWM)、空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM)。為了使三電平變換器的可靠運行，必須 確保中點電位為直流側(cè)電壓的一半。中點電位平衡控制的方法主要有以下兩種：1)增加硬 件電路；2)改進控制算法。增加硬件電路會造成成本的增加；改變控制算法不會增加成本， 具有優(yōu)勢。
[0004] 改進控制算法中，較常用的方法主要有兩種：1)基于零序電壓注入的多載波 CBPWM方法；2)基于冗余小矢量計算的SVPWM方法。
[0005] 零序電壓注入的多載波CBPWM方法是，采集中點兩側(cè)的母線電壓Udcl、Udc2,將 Udcl、Udc2的電壓偏差經(jīng)閉環(huán)控制器得到補償零序電壓U0,再將U0疊加到原來的三相調(diào)制 波上，通過電壓電流的閉環(huán)來控制系統(tǒng)的中點電壓波動。該方法實現(xiàn)簡單，其中閉環(huán)控制器 的設(shè)計十分重要，不當(dāng)?shù)目刂茀?shù)是不能穩(wěn)定中點電壓的。
[0006] 現(xiàn)有的零序電壓注入的多載波脈寬調(diào)制方法，對不同功率因數(shù)、負載的適應(yīng)能力 較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種NPC三電平變換器的中點電位平衡控制方法與裝置，用 于解決現(xiàn)有零序電壓注入的多載波脈寬調(diào)制方法對不同功率因數(shù)、負載的適應(yīng)能力較差的 問題。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：三電平變換器中點電位平衡控制方法，步驟 如下：
[0009] 4)采集直流母線中點上下側(cè)電容的電壓Udel、Udc;2 ;
[0010] 5)計算Udc;1、Udc;2兩電壓的偏差，將偏差輸入滑模變結(jié)構(gòu)控制器，計算 得到零序電壓分量隊，所述滑模變結(jié)構(gòu)控制器為14 =矣? -4) + 6 -X,)，

【權(quán)利要求】
1. 三電平變換器中點電位平衡控制方法，其特征在于，步驟如下： 1) 采集直流母線中點上下側(cè)電容的電壓udc;1、udc;2; 2) 計算Udc;1、Udc;2兩電壓的偏差，將偏差輸入滑模變結(jié)構(gòu)控制器，計算得到零序電壓分量 %，所述滑模變結(jié)構(gòu)控制器為
Δ、k!、ε 1為設(shè)定參數(shù)； 3) 將％疊加至調(diào)制波Ua，Ub，U。上，得到總的調(diào)制波 Ua-total? Ub_t〇talJ Uc_t〇tal ? 4) ^寸 Ua-t〇taij Ub-totai，U。-totai 進行CBPWM調(diào)制得到控制功率開關(guān)所需的脈沖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平變換器中點電位平衡控制方法，其特征在于，并對％、 Ua-total? Ub_t〇talJ Uc_t〇tal 進行限幅處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平變換器中點電位平衡控制方法，其特征在于Λ、￡1的 選取滿足條件0 < ε i-ki/R < 1，0 < ε i < 1/Xl，R為控制回路的等效阻抗。
4. 三電平變換器中點電位平衡控制裝置，其特征在于，包括如下模塊： 用于采集直流母線中點上下側(cè)電容的電壓Udc;1、Udc;2的模塊； 用于計算Udc;1、Udc;2兩電壓的偏差，將偏差輸入滑模變結(jié)構(gòu)控制器，計算得到零序電壓分 量％的模塊，所述滑模變結(jié)構(gòu)控制器為
Δ、k!、ε 1為設(shè)定參數(shù)； 用于將％疊加至調(diào)制波Ua，Ub，U。上，得到總的調(diào)制波 Ua_total? Ub_t〇talJ Uc_t〇tal 的模塊； 用于將Ua_total，ub t(rtal，U。^進行CBPWM調(diào)制得到控制功率開關(guān)所需的脈沖的模塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的三電平變換器中點電位平衡控制裝置，其特征在于，并對％、 Ua-total? Ub_t〇talJ Uc_t〇tal 進行限幅處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的三電平變換器中點電位平衡控制裝置，其特征在于，kp ￡1的 選取滿足條件〇 < ε i-ki/R < 1，0 < ε i < 1/Xl，R為控制回路的等效阻抗。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的三電平變換器中點電位平衡控制裝置，其特征在于，三電平 變換器中點電位平衡控制裝置由中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)。
【文檔編號】H02M7/487GK104065292SQ201410298712
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】趙宇, 肖鵬, 劉剛, 孫健, 梁燕, 許恩澤, 劉海艦, 郜亞秋 申請人:許繼電氣股份有限公司