[發(fā)明專利]一種三電平變換器及其母線中點(diǎn)的平衡控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710675778.6
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107317494B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇寧煥;池萬城;陳四雄
• 申請（專利權(quán)）人: 科華恒盛股份有限公司;漳州科華技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M7/487
• 代理公司: 44285 深圳市深佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 王仲凱<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開了一種三電平變換器的母線中點(diǎn)的平衡控制方法，在經(jīng)過dq/abc坐標(biāo)變換后的原始信號的基礎(chǔ)上，采用間歇式PI控制對原始信號進(jìn)行修正。具體的間歇式PI控制為：以第一電容兩端的第一電壓和第二電容兩端的第二電壓的第一差值的絕對值作為PI控制的對象，并在每個交流電周期內(nèi)，根據(jù)第一電壓和第二電壓的差值的大小確定出PI控制的相應(yīng)時間，從而間歇式地對原始信號做修正。本方法能夠避免因調(diào)節(jié)母線平衡而造成的輸入源與母線之間存在直流電平的問題。另外，PI控制的時間依據(jù)第一偏差值大小而定，因此能夠提高平衡控制的動態(tài)性能。本發(fā)明還公開一種與該方法對應(yīng)的裝置以及三電平變換器，效果如上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子中的控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種三電平變換器及其母線中點(diǎn)的平衡控制方法及裝置。

背景技術(shù)

變換器可以分為整流器和逆變器，用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電或?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電。隨著太陽能、UPS技術(shù)的不斷發(fā)展和市場的不斷擴(kuò)大，對于變換器的要求也越來越高，例如在三電平整流器中，保證直流側(cè)的兩個電容的電壓相等，對于整流器的輸出信號具有很大影響，因此，直流側(cè)母線中點(diǎn)的平衡控制是本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的熱點(diǎn)。圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種T型三電平整流器的主拓?fù)潆娐贰D2為現(xiàn)有技術(shù)對于母線中點(diǎn)平衡控制原理圖。

如圖1所示，T型三電平整流器的主拓?fù)潆娐凡捎肨型三電平結(jié)構(gòu)，其中包括輸入濾波電感，分別為L1-L6，輸入濾波電容、分別為C1、C2和C3、輸入接觸器，分別為K1、K2和K3、第一電容C+為直流側(cè)正母線與中性線之間的電容、第二電容C-為直流側(cè)負(fù)母線與中性線之間的電容。第一電容C+和第二電容C-的連接點(diǎn)與交流側(cè)中性線短接形成母線中點(diǎn)。開關(guān)管單元10中，包含有3組開關(guān)管，每組開光管包含有4個N型-IGBT，且呈T型分布。

如圖2所示，現(xiàn)有的母線中點(diǎn)的平衡控制采用基于dq坐標(biāo)系下電壓電流雙閉環(huán)控制，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，母線中點(diǎn)的平衡采用基于PI的直流分量控制，將電壓給定值Vbus_ref，電壓反饋值Vbus_fdb、以及三相坐標(biāo)系下的電壓Vabc和電流Iabc經(jīng)過圖2所示的PI控制、abc/dq坐標(biāo)變換等操作后，再經(jīng)過dq/abc坐標(biāo)變換后得到SPWM的輸入信號，最終得到PWM的控制信號。通過PWM的控制信號控制母線中點(diǎn)的平衡。

但是，在上述控制過程中，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對母線中點(diǎn)的平衡控制，但是這一控制過程由于采用基于PI的直流分量控制，會造成母線與輸入源之間存在直流電平，影響三電平整流器的性能。由此可見，在控制母線中點(diǎn)平衡過程中，如何克服因調(diào)節(jié)母線中點(diǎn)平衡而造成的母線與輸入源之間存在直流電平的缺點(diǎn)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種三電平變換器及其母線中點(diǎn)的平衡控制方法及裝置，用于克服因調(diào)節(jié)母線中點(diǎn)平衡而造成的母線與輸入源之間存在直流電平的缺點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種三電平變換器的母線中點(diǎn)的平衡控制方法，應(yīng)用于任意交流電周期，該方法包括：

在所述交流電周期內(nèi)，獲取變換器的直流側(cè)正母線與中性線之間的第一電容兩端的第一電壓和直流側(cè)負(fù)母線與所述中性線之間的第二電容兩端的第二電壓；

計算所述第一電壓和所述第二電壓的第一差值，并將所述第一差值取絕對值以得到第一偏差值；

對所述第一偏差值采用相應(yīng)時間的PI控制以得到修正信號；其中，所述相應(yīng)時間根據(jù)所述第一偏差值得到；

將經(jīng)過dq/abc坐標(biāo)變換后的原始信號與所述修正信號的差值輸入脈沖寬度調(diào)制單元得到最終控制信號以控制所述變換器的母線中點(diǎn)的平衡。

優(yōu)選地，所述相應(yīng)時間根據(jù)所述偏差值得到具體為：

計算所述第一偏差值與第一偏差給定值的比值以得到時間控制系數(shù)；

根據(jù)所述交流電周期與所述時間控制系數(shù)的乘積得到所述相應(yīng)時間；