本發(fā)明涉及一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法，屬于電力電子及新能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著分布式能源并網(wǎng)的普及，并網(wǎng)系統(tǒng)的核心部分逆變器的應(yīng)用技術(shù)也日益提高，目前以三電平拓撲結(jié)構(gòu)的逆變器有著并網(wǎng)諧波小、成本低、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，但不管二極管箝位式或t型三電平逆變器都存在中點電壓不平衡問題，影響交流側(cè)輸出波形，在電壓偏移嚴重時，三電平逆變器可能會退化為二電平結(jié)構(gòu)，繼而導(dǎo)致直流側(cè)電容過壓損壞。因此二極管箝位式三電平逆變器中點電壓平衡控制方法的研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用前景，目前已有的中點電壓平衡方法主要分為調(diào)制算法平衡和硬件電路平衡，兩種方法均能在一定條件下起到良好的平衡效果，但各自又仍有以下一些缺點：

1）目前的調(diào)制算法平衡多采用正負小矢量平衡方法，但該方法在使用中會影響七段式svpwm的梯形波，在擾動大的情況下難以達到理想的平衡效果，并可能增加并網(wǎng)諧波含量。

2）硬件電路平衡直接對直流側(cè)電容c1、c2進行充放電，通常效果比調(diào)制算法平衡穩(wěn)定，但傳統(tǒng)的硬件電路平衡方法所給功率管的驅(qū)動波形是定占空比的方波，雖然占空比的最小值可由元件參數(shù)計算得到，但該方法不具有抗干擾能力，直流側(cè)兩個電容上電壓uc1、uc2的波形仍會出現(xiàn)畸變。

3）硬件電路平衡方法會增加成本，不適合大功率器件。

因此，對目前情況復(fù)雜的小功率分布式電源并網(wǎng)三電平逆變器，研究一種新的閉環(huán)硬件電路平衡算法，能夠可靠保證直流側(cè)兩個電容上電壓uc1、uc2的平衡，從而減少并網(wǎng)波形出現(xiàn)畸變的概率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法，可以有效抑制微網(wǎng)三電平逆變器中點電位偏移情況，有一定抗擾動能力，使直流側(cè)電容電壓波形穩(wěn)定，并易于實現(xiàn)，具有良好的應(yīng)用前景。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法，包括數(shù)字芯片、傳感電路、驅(qū)動電路以及三電平并網(wǎng)電路，其特征是，還包括平衡電路，所述數(shù)字芯片分別與傳感電路以及驅(qū)動電路連接，傳感電路、驅(qū)動電路再分別與平衡電路連接，平衡電路還連接所述三電平并網(wǎng)電路；

所述平衡電路由電感l(wèi)1、l2，功率管sf1、sf2和二極管d1、d2組成，c1、c2為三電平逆變器直流側(cè)電容，其中，c1與sf1、l1串聯(lián)構(gòu)成c1的充電電路，c1與l2、d2串聯(lián)構(gòu)成c1的放電電路，sf1與驅(qū)動電路pwm1腳相連，驅(qū)動電路與數(shù)字芯片相連，c1與傳感電路相連，電壓傳感電路與數(shù)字芯片相連，同理，c2與sf2、l2串聯(lián)構(gòu)成c2的充電電路，c2與l1、d1串聯(lián)構(gòu)成c2的放電電路，sf2與驅(qū)動電路pwm2腳相連，c2與傳感電路相連，傳感電路與數(shù)字芯片相連。

進一步的，所述傳感電路采用電壓傳感電路。

進一步的，所述平衡電路通過比較三電平變流器直流側(cè)兩個電容上電壓uc1、uc2的大小，判斷平衡電路上的上下功率器件sf1、sf2的導(dǎo)通順序，再將偏高項直流側(cè)電容電壓與電源電壓的一半作差，經(jīng)數(shù)字芯片的pi控制器處理后與三角波比較產(chǎn)生驅(qū)動信號，驅(qū)動功率器件sf1或sf2開關(guān)，使直流側(cè)電容c1、c2合理充放電。

進一步的，所述pi控制器采用模糊控制器、pid控制器或滑模變狀態(tài)控制器。

進一步的，所述功率管sf1、sf2的開關(guān)頻率依據(jù)給定的三角波決定。

進一步的，所述二極管采用續(xù)流二極管。

進一步的，所述平衡電路控制算法既適用于二極管箝位式三電平逆變器，也適用于t型三電平逆變器。

本發(fā)明所達到的有益效果：

本發(fā)明提供的一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法，可以有效抑制微網(wǎng)三電平逆變器中點電位偏移情況，有一定抗擾動能力，使直流側(cè)電容電壓波形穩(wěn)定，并易于實現(xiàn)，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法的系統(tǒng)框圖。

圖2是本發(fā)明的一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法的原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法的系統(tǒng)框圖，算法通過數(shù)字芯片dsp、傳感電路、驅(qū)動電路實現(xiàn)。

平衡電路與三電平并網(wǎng)電路連接，平衡電路由兩個電感l(wèi)1、l2，兩個功率管sf1、sf2和兩個續(xù)流二極管d1、d2組成，其中，c1與sf1、l1串聯(lián)構(gòu)成c1的充電電路，c1與l2、d2串聯(lián)構(gòu)成c1的放電電路，sf1與驅(qū)動電路pwm1腳相連，驅(qū)動電路以hcpl3120為例，驅(qū)動電路與數(shù)字芯片dsp相連，dsp以f28335為例，c1與電壓傳感電路相連，電壓傳感器以hnv025a為例，與dsp的a/d口連接，同理c2與sf2、l2串聯(lián)構(gòu)成c2的充電電路，c2與l1、d1串聯(lián)構(gòu)成c2的放電電路，sf2與驅(qū)動電路pwm2腳相連，驅(qū)動電路與數(shù)字芯片相連，c2與電壓傳感電路相連，電壓傳感電路與數(shù)字芯片相連。

具體的連接關(guān)系為：圖中sf1和sf2的1極、2極以及3極分別表示功率管的集電極、門極、發(fā)射極，sf1的門極分別接c1一端和d2負極，c1另一端分別接l1一端、l2一端和c2一端，d2正極分別接l2另一端和sf2的門極；

sf1的發(fā)射極分別接d1負極和l1另一端，d1正極分別接c2另一端和sf2的發(fā)射極；

sf1的集電極接驅(qū)動電路的pwm1，sf2的集電極接驅(qū)動電路的pwm2，所述c1和c2分別與所述電壓傳感電路連接，用于檢測c1和c2的電壓大??；平衡電路的d2負極和sf2的發(fā)射極與三電平并網(wǎng)電路相連，使平衡電路接入三電平逆變器主電路，為三電平逆變器主電路提供穩(wěn)定的直流側(cè)電源。

如圖2所示，一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法的原理圖，由傳感電路得到三電平變流器直流側(cè)兩個電容上電壓uc1、uc2的值，通過比較uc1、uc2的大小，判斷平衡電路上的上下功率器件sf1、sf2的導(dǎo)通順序，再將偏高項直流側(cè)電容電壓與電源電壓的一半作差，經(jīng)pi控制器處理后與三角波比較產(chǎn)生驅(qū)動信號，驅(qū)動信號通過驅(qū)動電路控制功率器件sf1或sf2開關(guān)，使直流側(cè)電容c1、c2合理充放電，上述操作通過在數(shù)字芯片dsp內(nèi)編程完成。

本發(fā)明提供的一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法，充分利用中點平衡電路的特性，通過控制原理和數(shù)字處理芯片，可以有效抑制微網(wǎng)三電平逆變器中點電位偏移情況，有一定抗擾動能力，使直流側(cè)電容電壓波形穩(wěn)定，并易于實現(xiàn)，具有良好的應(yīng)用前景。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法，包括數(shù)字芯片、傳感電路、驅(qū)動電路以及三電平并網(wǎng)電路，其特征是，還包括平衡電路，所述數(shù)字芯片分別與傳感電路以及驅(qū)動電路連接，傳感電路、驅(qū)動電路再分別與平衡電路連接，平衡電路還連接所述三電平并網(wǎng)電路。優(yōu)點：本發(fā)明提供的一種三電平逆變器中點平衡電路控制算法，可以有效抑制微網(wǎng)三電平逆變器中點電位偏移情況，有一定抗擾動能力，使直流側(cè)電容電壓波形穩(wěn)定，并易于實現(xiàn)，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：趙濤;張韜;季寧一
受保護的技術(shù)使用者：南京工程學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.31
技術(shù)公布日：2017.10.10