[發(fā)明專利]三電平電力變換器中點電位綜合控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410471485.2
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN105406745B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 陳玉東
• 申請（專利權）人: 上海三菱電梯有限公司
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權代理有限公司31211
• 代理人: 張驥

技術領域

本發(fā)明涉及一種三電平電力變換器的控制方法，具體涉及一種三電平電力變換器中點電位綜合控制方法。

背景技術

與傳統(tǒng)兩電平變換器相比，三電平電力變換器具有功率器件承受電壓應力小、電壓變化率dv/dt小、輸出波形諧波特性好、開關頻率低和效率高等優(yōu)點，特別適用于高壓大容量功率變換場合。但是，三電平電力變換器在運行過程中，其直流電容的中點電位會發(fā)生波動，若不加以適當?shù)南拗疲悬c電位的波動會導致三電平電力變換器輸出性能的降低、甚至是引發(fā)三電平電力變換器的功率模塊過壓燒毀等嚴重故障。因此，需要對三電平電力變換器的中點電位波動進行適當控制。

目前，對于基于空間矢量控制的三電平電力變換器的中點電位平衡控制問題，文獻1(A New Simplified Space-Vector PWM Method for Three-Level Inverters,IEEE Trans.Power Electronics,Vol.16,No.4,July 2001)指出可以采用改變開關順序(Changing the Switching Sequence)和重新排列冗余電壓矢量的時間分布(Rearranging the time distribution of redundant voltage vectors)兩種方法對三電平電力變換器的中點電位進行平衡控制。第一種方法是通過改變由三電平電力變換器的期望輸出電壓構成的參考電壓矢量所在主扇區(qū)編號來改變最終的輸出電平組合(即輸出電平組合的改變是通過改變開關序列來實現(xiàn))；第二種方法根據(jù)三電平電力變換器的中點電位偏移情況對三電平電力變換器的小矢量作用時間進行調整，使得在對應于小矢量的中點電流的作用下三電平電力變換器的中點電位偏移得到抑制。但這兩種方法都存在移動的適用條件，當不滿足這些條件是，無法應用其對三電平電力變換器的中點電位平衡進行控制。

文獻2(周京華，混合式三電平中點電位平衡控制策略，中國電機工程學報，2013年，8月25日，第33卷24期，82-89頁)進一步提出了基于上述兩種方法的混合式三電平中點電位平衡控制策略，其實質是根據(jù)占空比(m)的大小來選擇不同的三電平中點電位平衡控制方法，具體為：當0≤m≤0.5時選擇上述第一種方法，當0.5＜m≤1時選擇上述第二種方法。顯然，文獻2的控制策略僅僅是對文獻1中兩種方法的簡單組合應用，因而并未克服兩種方法因適用條件所導致的缺點。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于上述兩種三電平電力變換器中點電位平衡控制方法的綜合控制方法，該方法通過綜合應用上述兩種三電平電力變換器中點電位平衡控制方法，克服了兩種方法以及基于二者簡單組合的所謂混合式控制策略的不足，因而能夠對三電平電力變換器中點電位平衡進行有效控制。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的三電平電力變換器中點電位綜合控制方法為：包括如下步驟：步驟1：檢測電壓并根據(jù)檢測結果確定三電平電力變換器的中點電位偏移量；步驟2：判斷參考電壓矢量是否位于相鄰小六邊形的重疊區(qū)域內；若是，轉入步驟3，否則，轉入步驟6；步驟3：判斷小六邊形的編號變更條件是否成立；成立則轉入步驟4，否則轉入步驟6；步驟4：變更小六邊形的編號；步驟5：按照新編號對三電平電力變換器進行空間矢量調制；之后轉入步驟9；步驟6：按照空間矢量調制策略計算包括冗余開關狀態(tài)在內的所有開關狀態(tài)的作用時間；步驟7：根據(jù)三電平電力變換器的中點電位偏移量對冗余開關狀態(tài)的作用時間進行調整；步驟8：按照調整后的冗余開關狀態(tài)的作用時間及其它作用時間對三電平電力變換器進行開關控制；步驟9：結束。其中，小六邊形是指在由三電平電力變換器的空間矢量構成的空間矢量圖中，以某一小矢量為中心點、以零矢量以及與該作為中心點的小矢量相鄰的2個小矢量、2個中矢量和1個大矢量為頂點連線組成的小六邊形；重疊區(qū)域是指由相鄰的兩個小六邊形的重疊區(qū)域形成的、以零矢量、某一中矢量和與該中矢量相鄰的2個小矢量為頂點連線組成的菱形區(qū)域；另外，步驟1與步驟2間還包括步驟：當所述中點電位偏移超過一定閾值時，轉入步驟2，否則轉入步驟9；步驟5與步驟6間還包括步驟：當對應于非冗余輸出電平組合的中點電流超過一定閾值時，轉入步驟6，否則轉入步驟9；非冗余輸出電平組合是指在一個輸出電平組合序列中與同一小矢量對應的兩個輸出電平組合中唯一出現(xiàn)的輸出電平組合。

本發(fā)明可以達到的技術效果是：