[發明專利]一種五電平二極管鉗位型變換器電容電壓平衡控制方法

有效

• 申請號: 201310132772.6
• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN103236797A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 李寧;王躍;厲肅;王兆安
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

1.一種五電平二極管鉗位型變換器電容電壓平衡控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）、計算空間矢量調制的調制度m_SV；

2）、判斷m_SV與0.5的關系，若m_SV≤0.5，則轉入低調制度直流電容電壓平衡控制方法；若m_SV>0.5，則轉入高調制度直流電容電壓平衡控制方法；

3）、當采用低調制度直流電容電壓平衡控制方法時，采用參考電壓分解法與目標函數優化法相結合的方法實現五電平二極管鉗位型變換器直流電容電壓的平衡控制；

4）、當采用高調制度直流電容電壓平衡控制方法時，采用優化的平衡矢量甄選法實現五電平二極管鉗位型變換器直流側電容電壓的平衡控制。

2.根據權利要求1所述的一種五電平二極管鉗位型變換器電容電壓平衡控制方法，其特征在于，步驟3）具體包括以下步驟：

3.1）、計算參考電壓矢量；

3.2）、應用參考電壓分解法得到候選開關序列；

3.3）、計算各候選開關序列的目標函數值；

3.4）、選擇目標函數值最小的開關序列作為實際輸出的開關序列，對五電平二極管鉗位型變換器直流側電容電壓進行平衡控制。

3.根據權利要求1所述的一種五電平二極管鉗位型變換器電容電壓平衡控制方法，其特征在于，步驟3）具體包括以下步驟：

3.1）、計算參考電壓矢量V_ref

V_ref=[V_ra?V_rb?V_rc]^T???????????(3)

V_ra、V_rb和V_rc為三相參考電壓；

3.2）、應用參考電壓分解法得到候選開關序列

參考電壓分解法步驟為：

3.2.1）、五電平參考電壓的分解：將標幺化后三相參考電壓v_ra，v_rb，v_rc向下取整，得到第一個偏移電壓矢量V_off1，三相參考電壓減去偏移電壓V_off1得到兩電平參考電壓V_twl1，對V_twl1中的三相兩電平參考電壓矢量分別取其最大值V_Tmax，中值V_Tmid，最小值V_Tmin，如果V_Tmax+V_Tmid-2V_Tmin≤1，第二個偏移電壓矢量V_off2為V_off1的三相開關狀態中與V_Tmax對應那一相加1，如果V_Tmax+V_Tmid-2V_Tmin>1，第二個偏移電壓矢量V_off2為V_off1的三相開關狀態中與與V_Tmid對應那一相加1，第三個偏移電壓矢量V_off3為V_off1的三相開關狀態中與V_Tmax和V_Tmid對應那兩相分別加1,三相參考電壓減去偏移電壓V_off2得到兩電平參考電壓V_twl2，三相參考電壓減去偏移電壓V_off3得到兩電平參考電壓V_twl3，V_off1對應偏移開關狀態SS_off1,V_off2對應偏移開關狀態SS_off2，V_off3對應偏移開關狀態SS_off3；

3.2.2）、兩電平空間矢量調制:在得到兩電平參考電壓V_twl1,V_twl2,V_twl3之后，通過兩電平的SVM計算兩電平合成矢量的作用時間，從而得到對應的五電平合成矢量的作用時間，根據兩電平SVM的合成原則確定兩電平開關序列SS_twl1，SS_tw2，SS_tw3；

3.2.3）、生成五電平候選序列:將兩電平開關序列SS_twli(i=1,2,3)與偏移開關狀態SS_offi相加得到五電平開關序列SS_i：

SS_i=SS_twli+SS_offi(i=1,2,3)??????????(4)

通過兩電平開關序列和偏移開關狀態相加僅能得到一組五電平開關序列，將這組開關序列的每個開關狀態分別加[1?1?1]可以得到另一組序列；依此類推，對于每個參考電壓可以得到多組五電平開關序列，這些序列的輸出線電壓相同，但是開關狀態不同；這些序列作為目標函數法的候選序列；

3.3）、計算各候選開關序列的目標函數值

根據參考電壓分解法得到五電平候選開關序列SS，計算出各個序列所對應的目標函數值；目標函數為式（5）或式（6）：

G(k+1)=Σi=14ΔVci(k+1)2=Σi=14(Vci(k)-TsCici(k)‾-Vdc4)2---(5)]]>

G(k+1)=Σi=14|ΔVci(k+1)|=Σi=14|Vci(k)-TsCici(k)‾-Vdc4|---(6)]]>

其中，V_ci(k)(i=1…4)為第k個控制周期直流電容C_i兩端電壓，V_ci(k+1)表示預測下一控制周期的直流電容C_i兩端電壓，T_s為控制周期；表示第k個控制周期內第i個電容上流過的平均電流；

ici(k)‾=(Σj=1iSja(k)‾-14Σn=14Σm=1nSma(k)‾·ia(k)‾+(Σj=1iSjb(k)‾-14Σn=14Σm=1nSmb(k)‾·ib(k)‾+(Σj=1iSjc(k)‾-14Σn=14Σm=1nSmc(k)‾·ic(k)‾,i=1,...,4---(7)]]>

其中，x=a,b,c為第k個控制周期內的平均三相電流；y=1,2,3,4為第k個控制周期內x相電壓的作用時間標幺值；

3.4）、選擇目標函數值最小的開關序列作為實際輸出的開關序列，對五電平二極管鉗位型變換器直流側電容電壓進行平衡控制。