[發明專利]模塊化并聯三電平Vienna整流器、控制系統及方法

有效

• 申請號: 201811625710.8
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109495001B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 張承慧;秦昌偉;邢相洋;李曉艷;付有良;王志禎
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種模塊化并聯三電平Vienna整流器控制系統的控制方法，其特征是：

該方法基于一種模塊化并聯三電平Vienna整流器的控制系統；該系統包括模塊化并聯三電平Vienna整流器和控制系統；所述模塊化并聯三電平Vienna整流器包括兩臺并聯的三電平Vienna整流器，所述三電平Vienna整流器的輸入端和輸出端分別連接在一起，每臺三電平Vienna整流器包括分別設置在每相雙向功率開關管和每相橋臂上下分別設置的兩個二極管，直流側包括兩個串聯連接的濾波電容，兩個濾波電容的中間形成一個中性點，每相橋臂的雙向功率開關管的右端與直流側中性點相連接，兩臺三電平Vienna整流器輸出端的公共點連接負載；第1臺三電平Vienna整流器為主機，第2臺三電平Vienna整流器為從機，所述控制系統采用電壓-電流雙閉環控制方法，外環為直流電壓環，采用PI調節器，實現直流輸出電壓的穩定，內環為電流環，以實現快速的動態響應；

所述控制系統采用鎖相環實現電網電壓定向，被配置為依次進行調制范圍擴展、基于有限時間控制器的零序環流抑制、中點平衡控制、輸入電流過零點畸變的消除和PWM驅動信號生成指令的執行；

具體是以下步驟：

進行調制范圍的擴展，將三電平Vienna整流器的零序分量注入相應的三相調制波中；

零序環流的抑制通過對z軸電流分量的控制實現，將第1臺三電平Vienna整流器z軸電流的參考值設置為0，將第1臺三電平Vienna整流器z軸電流的參考值與第1臺三電平Vienna整流器z軸電流的實際值作減法運算，得到z軸電流的誤差信號，進行基于有限時間控制器的零序環流抑制；

采樣第1臺三電平Vienna整流器直流側上側電容和下側電容的電壓值，計算兩個電容電壓的偏差，采用比例控制器實現中點平衡控制，對三相調制波進行修正；

根據三相調制波判斷參考電壓矢量和電流矢量的所在扇區，采用一種電壓矢量-電流矢量聯合判據，計算消除Vienna整流器系統的電流過零點畸變的補償量，并對三相調制波進行更新，生成最終的兩臺三電平Vienna整流器的三相調制波，生成PWM信號，控制功率開關管的通斷；

采用一種電壓矢量-電流矢量聯合判據計算消除Vienna整流器系統的電流過零點畸變的補償量，具體包括參考電壓矢量所在扇區判斷、參考電流矢量扇區判斷、標志位的確定方法和消除電流過零點畸變補償量的計算規則。

2.如權利要求1所述的一種模塊化并聯三電平Vienna整流器控制系統的控制方法，其特征是：第1臺整流器的A相、B相、C相分別于第2臺整流器的A相、B相、C相連接在一起，第1臺整流器的直流側正極、中性點、負極分別于第2臺整流器的直流側正極、中性點、負極連接在一起。

3.如權利要求1中所述的一種模塊化并聯三電平Vienna整流器控制系統的控制方法，其特征是：控制系統包括調制器、驅動電路、保護電路和信號采樣及調理電路，所述調制器與驅動電路相連接，調制器輸出的PWM信號經驅動電路送至功率開關管的門極，控制功率開關管的開通與關斷，三電平Vienna整流器的輸出信號經信號采樣及調理電路連接到調制器，所述保護電路實現過流和過壓保護的功能，所述信號采樣及調理電路采樣直流側的上側電容和下側電容的電壓、三電平Vienna整流器的輸入電流和三相電網電壓值。

4.如權利要求1中所述的一種模塊化并聯三電平Vienna整流器控制系統的控制方法，其特征是：所述控制系統根據采樣每臺三電平Vienna整流器的三相輸入電流，通過abc/dqz坐標變換得到d軸、q軸和z軸的電流分量，在同步旋轉坐標系中實現電流控制功能，對于每一臺Vienna整流器，d軸電流的給定值與實際值作減法運算，得到d軸電流的誤差信號，送入PI調節器，q軸電流的給定值設置為0，q軸電流的給定值與實際值作減法運算，得到q軸電流的誤差信號，送入PI調節器；z軸電流控制的目的是實現零序環流抑制，采用有限時間控制器，d軸和q軸電流調節器的輸出作為調制器模塊的輸入，采用基于載波的脈寬調制方法產生功率開關管的驅動信號，控制功率開關管的通斷。