[發明專利]一種混合電平三相四橋臂變流器裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201611112777.2
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106602916B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 劉芳;張杰;王付勝;洪劍峰;李飛;張興;趙文廣
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/5395;H02M1/12;H02J3/38
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了一種混合電平三相四橋臂變流器裝置及控制方法。它首先提出了一種基于混合電平的三相四橋臂變流器，A、B、C相橋臂為T型三電平結構，第四橋臂為兩電平結構，該拓撲結構能夠減小開關管和二極管數量，效率較高，成本降低；能提高直流側電壓利用率，且在零序和負序不平衡負載條件下具有良好的輸出電壓性能，電壓不平衡度較低，中點平衡波動減小；據此變流器裝置公開了一種虛擬同步發電機的控制方法,并采用一種混合電平三相四橋臂等效矢量調制算法，大大簡化了調制算法，減小了計算量，提高了整體性能。

技術領域

本發明涉及一種三相四橋臂變流器裝置及控制方法，尤其是一種混合電平三相四橋臂變流器裝置及控制方法。

背景技術

近年來，隨著新能源發電單元在電力系統的滲透率不斷提升,其在電網中的角色將不斷發生變化,新能源發電單元不緊需要向電網提供功率，還需能支撐電網或者組網運行。當離網運行時，三相負載時常運行在負載不對稱情況下，此時如何控制三相電壓的不平衡度成為一個關鍵問題。其中三相四橋臂結構相較于傳統的三相橋式結構具有更好的不平衡運行能力，因而成為研究的一個熱點。針對三相四橋臂拓撲結構及控制方法問題，國內外的專家學者們提出了一些方法，主要有：

題為“一種三電平三相四橋臂逆變器中點電位平衡策略”《電工技術學報》,朱婷婷，鄧智泉，王曉琳，王宇,2012,27(6):77-82.的文章給出了一種中點電位平衡策略，在分析各種矢量對中點電位影響的基礎上，通過合理選擇和優化開關矢量，使單個采樣周期內流過直流電容中點的平均電流嚴格為零，從而有效抑制了中點電位的漂移。拓撲結構復雜，效率相對較低，空間矢量調制算法復雜，不利于工程實現。

題為“Hybrid SHM SHE Modulat ion Technique for a Four-Leg NPC InverterWith DC Capacitor Self-Vol tage Balancing”，Mohammad Sharifzadeh,Hani Vahedi,Abdolreza Sheikholeslami，IEEE Transactions on Industrial Electronics,vol.62,pp.4890-4899,2015(具有直流側電壓自平衡的四橋臂NPC逆變器SHM SHE混合調制技術，IEEE TRANSACTIONS-工業電子，2015年底62卷第4890-4899頁)的文章給出了一種特定諧波消弱和特定諧波消除的混合三電平調制算法，此算法動態響應較差，無法滿足輸出電壓的電能質量要求。

題為“A New Space-Vector-Modulation Algorithm for a Three-Level Four-Leg NPC Inverter”，Felix Rojas,Ralph Kennel，《IEEE Transactions on EnergyConversion》，2016，(《新型三電平三相四橋臂逆變器空間矢量算法》，《IEEETransactions-能源變換》，2016年)的文章給出了一種3D-SVM空間矢量調制算法，可以減小直流側電壓波動，然而調制算法復雜，計算量較大。

總之，現有三相四橋臂拓撲結構復雜，基于兩電平結構的四橋臂在不平衡等負載條件下直流側電壓中點電位波動較小，然而兩電平結構交流側濾波電感較大，成本較高，基于三電平的四橋臂拓撲所需電感較小，效率較高，然而結構復雜，直流側電壓在不平衡負載條件下波動較大，調制算法復雜，計算量較大，不利于工程實現。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服上述各種技術方案的局限性，針對三相四橋臂拓撲結構復雜、調制算法復雜計算量大，直流側電壓波動等問題，提供一種混合電平三相四橋臂變流器裝置及控制方法。

本發明的目的是這樣實現的。

本發明提供了一種混合電平三相四橋臂變流器裝置，包括：直流部分，三相四橋臂、輸出濾波電路以及負載與電網，其中：