[發明專利]中點箝位式變流器的控制系統及控制方法及補償控制單元

有效

• 申請號: 201110373940.1
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN103138594A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 楊文強;羅泠;劉云峰;A.M.克洛多夫斯基;R.G.沃戈納;R.A.西摩
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M7/487;H02M7/5387;H02M7/219
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 彭久云

1.一種控制系統，用于平衡中點箝位式變流器的中點電壓，其特征在于，該控制系統包括：

基本控制單元，用于提供基本命令以控制該變流器實現基本電壓轉換功能；

第一補償控制單元，用于當該變流器工作在第一狀態時注入第一補償命令至該基本命令，以實現中點電壓的平衡；

第二補償控制單元，用于當該變流器工作在第二狀態時注入第二補償命令至該基本命令，以實現中點電壓的平衡；

切換控制單元，用于偵測該變流器的工作狀態，并在該變流器工作在第一狀態及第二狀態時分別輸出一第一切換控制命令及一第二切換控制命令；及

切換執行單元，用于在該切換控制單元輸出第一切換控制命令時控制該基本控制單元與該第一補償控制單元之間實現通信，及用于在該切換控制單元輸出第二切換控制命令時控制該基本控制單元與該第二補償控制單元之間實現通信。

2.如權利要求1所述的控制系統，其中該控制系統應用于風力渦輪機的電源轉換系統中，該第一狀態為該電源轉換系統的正常工作狀態，該第二狀態為該電源轉換系統的無風工作狀態。

3.如權利要求2所述的控制系統，其中該切換控制單元包括一比較器，該比較器的輸入端用于接收一轉矩命令，該比較器的閾值端用于接收參考閾值零，該比較器的輸出端用于在該轉矩命令不等于零時輸出該第一切換控制命令及用于在該轉矩命令等于零時輸出該第二切換控制命令。

4.如權利要求1所述的控制系統，其中該第一狀態為高功率因數狀態，該第二狀態為低功率因數狀態。

5.如權利要求4所述的控制系統，其中該切換控制單元包括包括一濾波元件、一絕對值計算元件及一遲滯比較器，該濾波元件用于接收并濾波一對應該變流器有功電流的有效值的電流命令，該絕對值計算元件用于獲得濾波后的電流命令的絕對值并輸出至該遲滯比較器，該遲滯比較器用于根據該絕對值計算元件的輸出結果輸出該第一及第二切換控制命令。

6.如權利要求1所述的控制系統，其中該基本控制單元包括一第一減法元件、一第二減法元件、一基本電流控制模塊及一派克反變換器，該第一減法元件用于獲得一有功電流信號，該第二減法元件用于獲得一無功電流信號，該基本電流控制模塊用于將該有功電流信號及無功電流信號轉換成對應的有功調制命令及無功調制命令，該派克反變換器用于將位于旋轉坐標系下的該有功調制命令及無功調制命令對應變換成位于abc坐標系下的調制命令。

7.如權利要求6所述的控制系統，其中該第一補償控制單元包括一第三減法元件及一中點電壓調節器，該第三減法元件用于獲得中點電壓的不平衡值，該中點電壓調節器用于接收該中點電壓的不平衡值，并通過運算產生一基本補償命令以調整該中點電壓的不平衡值趨于零，并注入該位于abc坐標系下的調制命令。

8.如權利要求7所述的控制系統，其中該中點電壓調節器包括一濾波元件及一結合限制器的比例積分調節器。

9.如權利要求6所述的控制系統，其中該第二補償控制電路包括一第三減法元件、一中點電壓調節器及一奇次諧波信號產生器，該第三減法元件用于獲得中點電壓的不平衡值，該中點電壓調節器用于接收該中點電壓的不平衡值，并通過運算產生一基本補償命令以調整該中點電壓的不平衡值趨于零，該奇次諧波信號產生器用于將該基本補償命令轉換成位于旋轉坐標系下的奇次諧波信號，并注入該有功調制命令及無功調制命令。

10.如權利要求9所述的控制系統，其中該奇次諧波信號產生器包括一第一乘法元件及一第二乘法元件，該第一乘法元件用于將該基本補償命令與一第一角信號進行乘法運算后得到一第一奇次諧波信號，該第二乘法元件用于將該基本補償命令與一第二角信號進行乘法運算后得到一第二奇次諧波信號。

11.如權利要求10所述的控制系統，其中該第一角信號等于cos(-3(ωt+Ψ_n))，該第二角信號等于sin(-3(ωt+Ψ_n))，ω＝2πf，Ψ_n＝(n-1)(θ+π/2(n-1))/n，θ＝atan(L_Uycmd/L_Uxcmd)，Ψ_n為諧波角，n為諧波次數，f代表頻率，t代表時間。

12.如權利要求11所述的控制系統，其中該變流器為三電平變流器，n等于3。