[發明專利]一種三電平變頻器控制方法

有效

• 申請號: 201310130205.7
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN103227580A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 葉宗彬;譚國俊;鄧先明;蔡凡;陳冬;沈龍
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種變頻器控制方法，尤其涉及一種三電平變頻器控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展和國家對節能增效的日益關注，多電平變頻器正成為功率電源、電機驅動和電力系統變流等應用領域中最為熱門的研究方向之一。多電平變頻器輸出電平數增多，輸出電壓波形正弦度高，諧波含量低，對負載du/dt和di/dt較小，系統運行可靠性大幅上升。

實現變頻器輸出波形正弦化的脈寬調制（簡稱PWM）控制算法是變頻器系統控制的核心算法之一。常用的PWM算法有特定諧波消除法、優化目標函數法、滯環電流控制法、載波調制法以及空間矢量PWM等。載波調制法計算量相對較小，但調制度只能達到1，無法實現對母線電壓的充分利用；電壓空間矢量算法電壓利用率較高，但多電平的電壓空間矢量PWM計算量隨著電平數的增多急劇增大，在一些高性能場合，龐大的計算量限制了多電平變頻器的發展。

發明內容

技術問題：本發明的目的是要提供一種：電壓空間矢量算法電壓利用率較高，需要較少計算量的三電平變頻器控制方法。

技術方案：本發明的目的是這樣實現的：該方法包括以下步驟：

a.確定用于控制三電平變頻器輸出電壓的a、b、c三相參考電壓的瞬時標幺值根據三電平變頻器是否需要進行中點電位平衡控制以及中點電位偏差值對三相參考電壓進行修正；

b.分別根據三相參考電壓的瞬時標幺值計算出三相脈沖序列切換標志F_a，F_b，F_c；

c.計算三相虛擬電壓空間矢量的作用時間t_a，t_b，t_c；

d.三電平虛擬電壓空間矢量圖由三相各自的虛擬電壓空間矢量疊合而成，為確定三相脈沖各自的作用序列，根據三相虛擬電壓空間矢量的作用時間，結合三相脈沖序列切換標志F_a，F_b，F_c對最終輸出的脈沖序列進行重新組合排序；

e.變頻器控制脈沖的產生生成由硬件實現，采用TI公司的DSP實現算法，并由其內部自帶的硬件單元實現脈沖的生成，將計算所得的作用時間裝載入硬件單元后，硬件單元自動根據需要產生控制脈沖；

所述的三相脈沖序列切換標志F_a，F_b，F_c的計算方法如下：

1）三電平變頻器的拓撲有二極管鉗位式和級聯式兩種：

a、在三電平變頻器拓撲結構為二極管鉗位式時，直流側上、下兩個電容上的電壓在運行過程中有變動，具有中點電位的偏差，對中點電位進行控制，具體措施如下：

在對三相參考電壓進行修正時，如果中性點電位低于正常值，則對三相參考電壓瞬時值分別加一修正量反之，則同時減去修正量

修正量的大小根據下式進行計算--式1

其中，ΔV_dc為實際的中點電位偏差標幺值，V_{err_tol}為允許的中點電位偏差標幺值；

b、三電平變頻器拓撲結構為級聯式時，得到三相參考電壓的瞬時標幺值之后，即可判斷三相參考電壓瞬時值的極性，當時令F_a＝1；當時令F_a＝2；同理計算相電壓符號變量F_b、F_c。

所述的計算虛擬電壓空間矢量的作用時間，其計算方法如下：

a相的虛擬電壓空間矢量的作用時間t_a為：

ta=Va_ref*·TsVdc]]>

其中為修正后的參考電壓瞬時標幺值，V_dc為母線電壓標幺值，T_s為調制周期，t_a為a相虛擬電壓空間矢量的作用時間；