[發(fā)明專利]三電平滯環(huán)電流跟蹤逆變器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310076627.0
• 申請(qǐng)日: 2013-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN103117669A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建明;遲恩先;王德濤;鞠洪兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東華天電氣有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483;H02M7/487;H02M7/5387
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于并網(wǎng)逆變器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三電平滯環(huán)電流跟蹤逆變器及其控制方法。

背景技術(shù)

逆變器的輸出電流控制方法有線性PWM控制、單周控制、滯環(huán)電流跟蹤控制等多種，其中滯環(huán)電流跟蹤控制方法具有電流跟蹤速度快、魯棒性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)電流跟蹤速度要求較高的場(chǎng)合常被選用。但是，滯環(huán)電流跟蹤控制方法通常僅適用于兩電平逆變器。隨著功率電子技術(shù)的發(fā)展和三電平IGBT功率模塊的出現(xiàn)，三電平逆變器得到日益廣泛的重視和應(yīng)用。與兩電平逆變器相比，三電平逆變器具有輸出紋波電流小、效率高、適用于更高系統(tǒng)電壓等優(yōu)點(diǎn)。三電平逆變橋的輸出有正電平、零電平和負(fù)電平三種狀態(tài)，常規(guī)的二態(tài)滯環(huán)跟蹤控制方法不能適用。有關(guān)研究文獻(xiàn)中提出了幾種三態(tài)滯環(huán)跟蹤控制方法，其中一類是將輸出電壓的極性作為附加判定條件構(gòu)建三態(tài)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于原理上存在缺陷，不能準(zhǔn)確判知實(shí)現(xiàn)正確跟蹤所需輸出狀態(tài)，容易發(fā)生跟蹤失敗問題；第二類三態(tài)滯環(huán)電流跟蹤控制方法中，除滯環(huán)跟蹤誤差帶上下限外，還需要在誤差帶內(nèi)增加新的比較電平，并增加三電平逆變橋中半導(dǎo)體功率器件開關(guān)次數(shù)，從而導(dǎo)致功率器件開關(guān)應(yīng)力及損耗增加、電磁干擾增加；第三類三態(tài)滯環(huán)電流跟蹤控制方法則是通過引進(jìn)由時(shí)鐘脈沖控制的時(shí)序電路，與滯環(huán)比較器結(jié)合完成三態(tài)控制，存在跟蹤滯后，實(shí)時(shí)性變差的問題。公知的三電平逆變器滯環(huán)電流跟蹤控制方法，由于存在各種缺陷，使得滯環(huán)跟蹤控制方法的優(yōu)勢(shì)在三電平逆變器中難以得到充分發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為解決上述問題，提供一種能夠充分發(fā)揮滯環(huán)跟蹤控制方法優(yōu)勢(shì)的三電平滯環(huán)電流跟蹤逆變器及其控制方法。

為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種三電平滯環(huán)電流跟蹤逆變器，它包括三電平逆變橋，三電平逆變橋的輸出端串聯(lián)電感器后作為三電平滯環(huán)電流跟蹤逆變器輸出端；

電流采集裝置和電壓采集裝置至少采集三電平滯環(huán)電流跟蹤逆變器輸出端中一相的電流瞬時(shí)值以及該相輸出端與三電平逆變橋的零電平支撐點(diǎn)Z間的電壓瞬時(shí)值，并將它們送入相應(yīng)的電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元；

電壓檢測(cè)單元將檢測(cè)到的電壓信號(hào)送入相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制單元；

電流檢測(cè)單元將檢測(cè)到的電流信號(hào)送入相應(yīng)的滯環(huán)比較單元，滯環(huán)比較單元的輸出信號(hào)送入所述的驅(qū)動(dòng)控制單元；

三相指令電流信號(hào)中的至少一相分別送入所述驅(qū)動(dòng)控制單元和滯環(huán)比較單元；

所述驅(qū)動(dòng)控制單元與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)單元連接，驅(qū)動(dòng)單元輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)送入三電平逆變橋的對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，從而使三電平滯環(huán)電流跟蹤逆變器輸出電流準(zhǔn)確跟蹤指令電流的變化。

所述三電平滯環(huán)電流跟蹤逆變器輸出端為三相輸出U、V、W；

電壓采集裝置和電流采集裝置分別采集三相輸出端U、V、W分別與三電平逆變橋的零電平支撐點(diǎn)Z間的電壓瞬時(shí)值和三相輸出電流瞬時(shí)值信號(hào)，并將它們送入相應(yīng)的三個(gè)電壓檢測(cè)單元和一個(gè)電流檢測(cè)單元；

各電壓檢測(cè)單元將檢測(cè)的電壓信號(hào)送入相應(yīng)的三個(gè)驅(qū)動(dòng)控制單元；

電流檢測(cè)單元將檢測(cè)到的電流信號(hào)送入相應(yīng)的三個(gè)滯環(huán)比較單元，三個(gè)滯環(huán)比較單元的輸出信號(hào)送入所述的三個(gè)驅(qū)動(dòng)控制單元；

三相指令電流信號(hào)則分別送入三個(gè)驅(qū)動(dòng)控制單元和三個(gè)滯環(huán)比較單元；

三個(gè)驅(qū)動(dòng)控制單元分別與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)單元連接，各驅(qū)動(dòng)單元輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)送入三電平逆變橋的對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，從而使三電平滯環(huán)電流跟蹤逆變器輸出電流準(zhǔn)確跟蹤指令電流的變化。

所述驅(qū)動(dòng)控制單元的結(jié)構(gòu)為：

第一RS觸發(fā)器的Q端作為所述驅(qū)動(dòng)控制單元的⑤端，其R端作為所述驅(qū)動(dòng)控制單元的①端，其S端接第一與門的輸出端；

第二RS觸發(fā)器的Q端作為所述驅(qū)動(dòng)控制單元的⑥端，其R端作為所述驅(qū)動(dòng)控制單元的②端，其S端接第二與門的輸出端；

第一與門的一個(gè)輸入端也作為所述驅(qū)動(dòng)控制單元的②端，另一輸入端接第一比較器的輸出端；

第二與門的一個(gè)輸入端也作為所述驅(qū)動(dòng)控制單元的①端，另一輸入端接非門的輸出端，非門的輸入端接第一比較器的輸出端；

第一比較器的同相輸入端接微分運(yùn)算單元的輸出端，其反相輸入端接比例運(yùn)算單元的輸出端；

微分運(yùn)算單元的輸入端作為所述驅(qū)動(dòng)控制單元的③端；

比例運(yùn)算單元的輸入端作為所述驅(qū)動(dòng)控制單元的④端。

所述滯環(huán)比較單元結(jié)構(gòu)為：

第二比較器的輸出端作為所述滯環(huán)比較單元的③端，其同相輸入端作為所述滯環(huán)比較單元的②端，其反相輸入端接第一加法運(yùn)算單元的輸出端；