[發明專利]并聯有源箝位三電平SVG系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201910266592.4
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN109980973B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 張承慧;邢相洋;秦昌偉;耿華;胡順全;陳阿蓮
• 申請（專利權）人: 山東大學;清華大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02J3/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種并聯有源箝位三電平SVG系統及其控制方法，通過模塊化并聯技術提升了SVG系統的功率等級、可靠性和效率，整個系統采用主從控制架構，電流內環采用無差拍控制器，實現了直流側電壓的穩定和電流的快速響應。零序環流最優控制器有效抑制了并聯系統的零序環流。采用具有90度相位差的移相載波，公共連接點處的電流波形質量顯著改善。

技術領域

本公開涉及一種并聯有源箝位三電平SVG系統及其控制方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

三電平變換器在可再生能源發電系統、電能質量治理、大功率交流傳動等領域得到了廣泛應用。在工業配電系統中，靜止無功發生器(SVG)常用于補償負載無功功率、抑制電網電壓的波動，具有諧波含量低、不受電源電壓影響等優勢，應用廣泛。

然而，據發明人了解，單臺SVG系統的容量有限，無法滿足大功率應用場合的需求。模塊化并聯能夠提高系統的容量、可靠性和效率。然而，由于并聯的各個模塊采用獨立的調制模塊，各個模塊硬件存在差異，隨之而來的零序環流問題使得輸出電流發生畸變、系統效率降低，嚴重影響功率開關管的使用壽命，威脅整個并聯系統的安全運行。有源箝位(Active Neutral-Point Clamped,ANPC)三電平逆變器拓撲采用功率開關管代替二極管箝位三電平逆變器拓撲中的箝位二極管，功率開關管的損耗分布更加均衡，有利于系統功率等級的提升。因此，研究并聯三電平SVG系統及其控制方法，解決環流抑制、中點平衡控制、動態響應速度慢等問題具有重要的理論意義和實際應用價值。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種并聯有源箝位三電平SVG系統及其控制方法，本公開提高了系統的容量、可靠性和效率，解決了功率器件損耗均衡、環流抑制、中點平衡控制等關鍵問題。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種并聯有源箝位三電平SVG系統，包括兩臺并聯的有源箝位三電平SVG，所述有源箝位三電平SVG的直流側正母線、負母線和中性點分別連接在一起，交流側通過濾波器能夠連接至三相交流電網；

所述交流側包括三相橋臂，每相橋臂包括六個功率開關管，其中四個功率開關管串聯，形成串聯組，另兩個功率開關管串聯后與串聯組中位于中間的兩個功率開關管并聯；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，所述中性點與該相另兩個功率開關管的中間點連接，串聯組的中間連接對應的濾波器。

作為一種可選的方案，所述濾波器為電感濾波器。

作為一種可選的方案，一臺有源箝位三電平SVG為主機，另一臺為從機。

基于上述系統的控制方法，采用主從控制兩臺有源箝位三電平SVG，每臺有源箝位三電平SVG的控制策略為電壓-電流雙閉環控制方法，外環為直流電壓環，采用PI調節方式，以實現直流輸出電壓的穩定；內環為電流環，采用無差拍控制方式，以實現快速的動態響應。

作為一種可選的方案，采樣每臺有源箝位三電平SVG的直流側上、下電容的電壓，兩個電容電壓作加法運算得到直流側電壓值，兩個電容電壓作減法運算得到中點電位的值，直流側電壓的給定值與實際值作減法運算，得到直流側電壓的誤差信號，送入PI控制器，PI控制器的輸出作為兩臺有源箝位三電平SVG的d軸總電流給定值。

作為一種可選的方案，兩臺有源箝位三電平SVG的d軸總電流給定值經第一分配因子，得到每臺有源箝位三電平SVG的d軸電流給定值；根據控制要求給定兩臺有源箝位三電平SVG的q軸總電流給定值，結合設定的第二分配因子，計算得到每臺有源箝位三電平SVG的q軸電流給定值。