[發(fā)明專利]三電平逆變器中點電位平衡控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310645250.6
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103607131A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 夏鯤;李肖迪;葛越;袁印;苗森;丁曉波
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M3/155
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

1.一種三電平逆變器中點電位平衡控制系統(tǒng)，包括輸入模塊、三電平DC/DC主電路、直流三電平控制模塊、電壓采樣模塊、三相三電平逆變器、輸出負載模塊，其特征在于，所述三電平DC/DC主電路模塊包括一個升壓電感、兩個二極管、兩個場效應管，輸入模塊輸出電源正極通過三電平DC/DC主電路模塊的升壓電感和串聯(lián)的兩個場效應管接電源負極，兩個場效應管源極和漏極串聯(lián)連接點與三相三電平逆變器的兩個直流母線支撐電容串聯(lián)連接點相連，在場效應管源極和漏極上并聯(lián)串聯(lián)的一個直流母線支撐電容和一個二極管，電壓采樣模塊實時采集三相三電平逆變器的直流母線電壓和串聯(lián)的兩個直流母線支撐電容的串聯(lián)連接點電壓，直流母線電壓即為串聯(lián)的兩個直流母線支撐電容上的電壓，采集兩電壓送直流三電平控制模塊，直流三電平控制模塊輸出控制信號接兩個場效應管柵極，三電平DC/DC主電路模塊輸出通過三相三電平逆變器后接輸出負載模塊。

2.一種三電平逆變器中點電位平衡控制方法，包括三電平逆變器中點電位平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，具體包括如下步驟：

1）通過電壓采樣模塊實時采集三電平逆變器的直流母線電壓U(t)以及負母線電容的電壓值U_C2(t)，負母線電容的電壓值即串聯(lián)的兩個直流母線支撐電容的串聯(lián)連接點電壓；

2）根據采樣信號計算直流側兩支撐電容的電壓差值ΔU_dc(t)=?U(t)-?2U_C2(t)；

3）將獲得的U(t)及ΔU_dc(t)送至直流三電平控制模塊中兩個獨立的PI控制模塊生成三電平DC/DC模塊中兩場效應管對應的控制量；

4）根據獲得的控制量決定系統(tǒng)的工作模式以及與之對應的場效應管開關狀態(tài)，同時應滿足開關器件的關斷時間之比決定中點電位，導通時間之和決定母線電壓的約束條件，據此調節(jié)三電平DC/DC模塊中兩個開關管的占空比，從而控制直流側母線電壓U(t)和兩個母線支撐電容的電壓差ΔU_dc(t)，為后級三電平逆變器提供所需要的直流電壓值；具體調節(jié)步驟如下：

根據采樣信號得到三電平逆變器的直流母線電壓U(t)和直流側兩支撐電容的電壓差值ΔU_dc(t)=?U(t)-?2U_C2(t)；

當|ΔU_dc(t)|<ε時，ε為一個小正數，為可以接受的最大中點電壓偏移量，則進入工作模式一：兩個場效應管同為開通和關斷狀態(tài)輪流切換，通過對兩場效應管同時進行PWM控制，從而獲得后級三電平逆變器期望的U(t)；

當ΔU_dc(t)>+ε時，則進入工作模式二：接電源輸出正的場效應管處于開通狀態(tài)，接電源輸出負的場效應管處于關斷狀態(tài)，對負母線電容進行充電，從而抑制中點電壓不平衡；

當ΔU_dc(t)<-ε時，則進入工作模式三：接電源輸出正的場效應管處于關斷狀態(tài)，接電源輸出負的場效應管處于開通狀態(tài)，對正母線電容進行充電，從而抑制中點電壓不平衡；

如此循環(huán)控制，根據兩個PI調節(jié)器所獲得的控制量，同時應滿足開關器件的關斷時間之比決定中點電位，導通時間之和決定母線電壓的約束條件，據此調節(jié)三電平DC/DC模塊中的兩個場效應管的占空比。