[發明專利]一種基于α′-β′坐標系實施控制的星形級聯逆變器

有效

• 申請號: 201810301366.0
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108418460B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 王翠;歐陽俊銘;張興旺;曾瑄;崔曉斌
• 申請（專利權）人: 南昌工程學院
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/483
• 代理公司: 深圳市深軟翰琪知識產權代理有限公司 44380
• 代理人: 黃美成

本發明公開了一種基于α'?β'坐標系實施控制的星形級聯逆變器，星形連接級聯H橋逆變器的三相呈星形連接，且每相均由2n個H橋級聯；每一個H橋包括4個IGBT；采用基于空間矢量調制方法對星形連接級聯H橋逆變器實施控制；所述的空間矢量調制方法基于星形連接方式下n個H橋級聯的多電平逆變器的空間矢量軌跡模型而來；采用獨特的空間矢量調制方法，使得被控星形連接級聯H橋逆變器運行更穩定，零序電壓為零，且易于控制。

技術領域

本發明涉及到星形級聯多電平逆變器領域，特指一種基于α′-β′坐標系實施控制的星形級聯逆變器。

背景技術

級聯多電平逆變技術被廣泛應用于高壓大功率變流器中，其優點是能夠利用功率單元的級聯，實現分壓而有效擴容，由于級聯單元模塊的不同，又分為全橋級聯多電平逆變器(又稱為H橋級聯多電平逆變器)和半橋級聯多電平逆變器(又稱為模塊化多電平逆變器，簡稱MMC)。高壓大容量H橋級聯多電平變流器存在星形和三角形兩種接線方式，星形接線方式下級聯模塊承受相電壓，因此在低電壓情況下能夠減少成本，故星形連接的級聯多電平逆變拓撲被廣泛應用于中高壓多電平變流器，典型的應用如靜止同步補償器(StaticSynchronous Compensator,簡稱STATCOM)。

級聯多電平逆變器的調制方法主要分為最近電平調制、載波層疊調制、載波移相調制、空間矢量調制等。級聯多電平逆變器空間矢量調制方法與載波調制方法相比，具有諧波特性好、電壓利用率高、開關損耗低、便于數字實現等優點。

但空間矢量調制方法隨著級聯單元的增加，基本矢量數量大大增加，且對應一個基本矢量，其存在多個冗余開關狀態矢量，開關狀態矢量的選擇及其作用時間計算極為復雜，導致空間矢量調制方法實現困難，且使得逆變器難于控制，穩定性差。

因此，有必要設計一種新的空間矢量調制方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于α′-β′坐標系實施控制的星形級聯逆變器，該逆變器易于控制，輸出零序電壓為零，運行可靠而穩定。

發明的技術解決方案如下：

一種基于α′-β′坐標系實施控制的星形級聯逆變器，星形連接級聯H橋逆變器的三相呈星形連接，且每相均由2n個H橋級聯；每一個H橋包括4個IGBT；

所述α′-β′坐標系中，基本矢量的表達式為：

α′和β′分別表示α′-β′坐標系中基本矢量對應的坐標值；a,b,c分別表示開關狀態矢量(a,b,c)的三個分量；

采用基于α′-β′坐標的星形級聯逆變器空間矢量調制方法對星形連接級聯H橋逆變器實施控制；

所述的星形連接方式下2n個H橋級聯的多電平逆變器輸出相電壓空間矢量軌跡模型為：

式中，α_pr′和β_pr′分別表示α′-β′坐標系中被控星形連接方式逆變器參考電壓矢量的坐標值，m表示第一相電壓調制系數；

所述的星形連接方式下2n個H橋級聯的多電平逆變器中，每一相由2n個H橋級聯；且三相星形連接；

為了實現對在所述星形連接方式下2n個H橋級聯的多電平逆變器進行空間矢量調制，在α′-β′坐標系下，構造星形連接方式下n個H橋級聯的多電平逆變器輸出相電壓空間矢量軌跡模型為：

式中，α_p′r′和β_p′r′分別表示α′-β′坐標系中n個H橋級聯的逆變器相電壓參考矢量的坐標值，m′表示第二相電壓調制系數，由于0＜m′≤1，因此