[發明專利]三相單向級聯式多電平變流器直流電壓平衡調制控制方法

有效

• 申請號: 201910257520.3
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109980962B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 程紅;王聰;孔佳儀;胡昊雨;王朋輝;申偉良;于志超;盧其威
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種三相單向級聯式多電平變流器直流電壓平衡調制控制方法，其主要包括排序模塊、配組模塊、運算模塊和調制波生成模塊。本發明對傳統SPWM(SVPWM)調制策略進行改進，與傳統PI控制的直流電壓平衡調制策略相比，具有調節速度快、調節范圍大的優點，同時可以使整個電路在高功率因數下運行，當三相單向級聯式多電平變流器直流電壓的不平衡度較大時，本發明提供的方法可使三相單向級聯式多電平變流器以最大速率調節各級直流電壓使其保持平衡，并可以保證良好的網側電流質量。

技術領域

本發明涉及級聯式多電平變流器直流電壓平衡調制領域，特別涉及三相單向級聯式多電平變流器。

背景技術

無工頻變壓器級聯H橋變流器具有較高的輸入側功率因數、模塊化設計、四象限運行、電壓應力較低等諸多優點，越來越多地受到學術界和工業界的重視。然而大量的全控型開關器件的使用帶來了系統復雜、造價昂貴、效率降低、故障率提高等缺陷。

考慮到大量的工業生產中并不要求實現能量的雙向傳輸，完全采用全控型開關器件的無工頻變壓器級聯H橋變流器在無需能量回饋的風機、泵類電動機變頻調速系統中的應用并無必要性。因此，單向級聯式多電平變流器應運而生。

對于單向級聯式多電平變流器的直流側而言，各變流器直流側輸出電壓的均衡是保證系統穩定、可靠工作的先決條件。然而，在實際工程中，由于器件參數不可避免的差異以及可能出現的負載不對稱，各變流器的功率損耗并不相同，因此如果不進行有效的控制，會產生直流輸出電壓不平衡問題，從而觸發某些模塊的過壓保護，嚴重時甚至造成開關管損毀乃至系統崩潰。

傳統SPWM(SVPWM)調制通常在三相單向級聯式多電平變流器內采用PI控制器，然而PI控制器存在積分環節，使得該方法電壓調節速度慢且調節范圍有限。

因此，對SPWM(SVPWM)調制進行改進研究，使其能夠應用于三相單向級聯式多電平變流器直流電壓的快速平衡控制，具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是在傳統SPWM(SVPWM)調制的基礎上，對傳統SPWM(SVPWM)調制策略進行改進，與傳統PI控制的直流電壓平衡控制策略相比，具有調節速度快、調節范圍大的優點，當三相單向級聯式多電平變流器直流電壓不平衡度較大時，本發明提供的方法可使三相單向級聯式多電平變流器以最大速率調節各級直流電壓使其保持平衡，并可以保證良好的網側電流質量。

為達到上述目的，本發明提供了三相單向級聯式多電平變流器直流電壓平衡調制控制方法，其中三相單向級聯式多電平變流器，包括三相星接單向級聯式多電平變流器，三相星接單向級聯式多電平變流器由3*N個能量單方向流動變流器級聯組成，其中每相由N個能量單方向流動變流器級聯組成，N為大于1的整數；三相星接單向級聯式多電平變流器包括三相星接級聯式二極管H橋變流器、三相星接級聯式無橋變流器、三相星接級聯式VIENNA變流器；

本發明三相單向級聯式多電平變流器直流電壓平衡調制控制方法步驟如下：

(1)分別對三相星接單向級聯式多電平變流器的交流側輸入電壓、交流側輸入電流進行采樣，得到三相交流輸入電壓U_sa、U_sb、U_sc，三相交流輸入電流I_sa、I_sb、I_sc；

(2)對三相星接單向級聯式多電平變流器的直流側電壓進行采樣，得到3*N個直流電壓信號U_dca1、U_dca2...U_dcaN、U_dcb1、U_dcb2...U_dcbN、U_dcc1、U_dcc2...U_dccN，其中每相得到N個直流電壓信號；