[發明專利]一種三相四線制三電平逆變器的直流側均壓控制方法

有效

• 申請號: 201910028219.5
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109713925B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 陳冬冬;高婷婷;楊先花;許俊杰;王陳華;黃佳欣
• 申請（專利權）人: 閩南理工學院
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/537
• 代理公司: 泉州勁翔專利事務所(普通合伙) 35216
• 代理人: 王小明

1.一種三相四線制三電平逆變器的直流側均壓控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：定義三相四線制三電平逆變器上下電容電壓分別為V_dc1和V_dc2，每個橋臂輸出電流i_o，則三電平SAPF每個橋臂輸出的電壓有3種情況：+V_dc1，-V_dc2，0；

當逆變器輸出正電壓+V_dc1時，電流通過上電容，因此電流流入橋臂時，上電容充電；而電流流出橋臂時，上電容放電，則上下電容電壓V_dc1、V_dc2與橋臂電流i_o的關系可以表示為：

當逆變器輸出負電壓-V_dc2時，電流通過下電容，因此電流流出橋臂時，下電容充電；而電流流入橋臂時，下電容放電；因此在輸出負電平時，上下電容電壓V_dc1、V_dc2與橋臂電流i_o的關系可以表示為：

當逆變器輸出零電平時,無論電流流入還是流出橋臂，電流皆不通過電容,因此在輸出零電平時，上下電容電壓V_dc1、V_dc2與橋臂電流i_o的關系可以表示為：

向橋臂注入固定的均壓電流i_o，其引起的直流側電壓不平衡僅與注入電流方向和輸出正負電平總時間有關，而與橋臂輸出電壓無關；

設在一段時間T內，逆變器輸出高電平時間占t₁，輸出低電平時間占t₂，輸出零電平的時間占t₀，控制方法向系統中注入固定均壓電流io，可以使直流側中點偏移量為

式中，T＝t₀+t₁+t₂為注入均壓電流總作用時間，d₁和d₂為作用時間內輸出高電平和低電平的占空比；

因此，當上下電容不均壓時，通過在一段時間內，通過向橋臂注入一固定的均壓電流來矯正不均壓情況，注入的均壓電流為：

由于電容電壓差值V_ddc可通過采樣得到，而上下電容容值C_dc已經確定，因此，在選定控制周期T后，均壓所需的注入電流量只與正負電平的占空比有關，定義均壓因子為β：

β＝(d₁+d₂)T

此時，只需計算出β，則均壓電流注入量即可確定，將所得均壓電流注入量加入到逆變器控制環的電流指令后，即可達到均壓的目的；

步驟二：采用雙載波SPWM調制算法，當調制波Vm大于0時，橋臂輸出正電平和零電平，當調制波和載波為標幺化值時，輸出正電平的占空比數值上等于調制波的值Vm；同樣的，當調制波Vm小于0時，橋臂輸出負電平和零電平，而輸出負電平的占空比數值上等于調制波的絕對值|Vm|；

因此，在整個調制波周期內，

步驟三：均壓因子通過調制波信號Vm一個電網周期累加后，在周期結束后，輸出整個周期累加的結果，得到均壓因子β，計算所得的均壓因子值用于下一周期的均壓注入均壓電流的計算；

同時，直流側電壓上存在著以電網周期的周期性波動，該波動為補償引起，并不是需要調節的不平衡電壓，故不平衡電壓應為直流側電壓的直流量，因此，直流側電容電壓差值V_ddc采樣濾除周期性的波動后，將直流量作為參考信號值，因此采用滑動平均濾波器的方式濾除V_ddc上的波動，因此，只需根據上下電容的電壓差計算各橋臂所需的均壓電流并加到系統電流環控制器的參考電流中。