[發明專利]一種二級式三電平逆變器中點電位協調控制方法

在審

• 申請號: 202010195662.4
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111490696A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 馮興明;周宇;王勝;戴云峰;趙峰;周昕;陳偉;李正佳;孫大軍
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司;蘇州華天國科電力科技有限公司
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387;H02M7/5395
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務所(普通合伙) 32304
• 代理人: 范佳晨

1.一種二級式三電平逆變器中點電位協調控制方法，其特征在于，所述二級式三電平逆變器前級采用三電平DC/DC變換器，后級采用二極管嵌位式三電平逆變器，所述協調控制方法具體包括如下步驟：

步驟(1)、采用SVPWM調制策略，確定三電平逆變器的空間矢量作用序列；

步驟(2)、結合空間矢量作用序列，計算三電平逆變器的中線電流；

步驟(3)、計算三電平逆變器流出中線的電荷量；

步驟(4)、計算三電平DC/DC的中點補償電荷量；

步驟(5)、對三電平DC/DC的工作模式進行劃分；

步驟(6)、獲得三電平DC/DC與三電平逆變器的中點平衡協調控制策略：根據計算的三電平DC/DC中點補償電荷量，結合三電平DC/DC輸入電流變化規律，定量推導占空比調節量Δd的表達式，通過調整三電平DC/DC上下開關管的占空比調節量Δd大小，進而控制補償電荷量大小，補償掉三電平逆變器無法補償的電荷量，從而實現中點電位精準平衡控制。

2.根據權利要求1所述的一種二級式三電平逆變器中點電位協調控制方法，其特征在于，所述三電平逆變器三相共有3³＝27種開關狀態，對應27個基本空間矢量，考慮矢量冗余，共有19個獨立基本空間矢量，包含3個零矢量、6個小矢量、6個中矢量和6個大矢量，形成的空間矢量平面分為S1～S6個扇區，每個扇區又細分分為T1～T6共6個小區域。

3.根據權利要求2所述的一種二級式三電平逆變器中點電位協調控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中結合空間矢量作用序列，計算三電平逆變器的中線電流具體為：

三電平逆變器連續型空間矢量調制所用的開關矢量序列中，以扇區S1為例，由于只有當某相電平狀態為O時，該相電流才流經逆變器中線，記S_x＝1，0，-1分別代表x相P，O，N狀態，x＝a，b，c，則取流出中點為正向，逆變器中線電流i_o2表示為：

i₀₂＝(1-|S_a|)i_a+(1-|S_b|)i_b+(1-|S_c|)i_c

式中i_a、i_b、i_c為逆變器輸出的三相電流，|S_x|表示對S_x取絕對值。

4.根據權利要求3所述的一種二級式三電平逆變器中點電位協調控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中計算三電平逆變器流出中線的電荷量具體為：

求出扇區S1中不同區域在一個開關周期內流出逆變器中線電荷量Q₂大?。?/p>

式中，T_s表示逆變器控制周期，T₁、T₂、T₃為基本矢量作用時間，k為冗余小矢量調節因子，式子右邊由上到下依次為扇區S₁中區域1～6對應的電荷量Q₂表達式。

5.根據權利要求4所述的一種二級式三電平逆變器中點電位協調控制方法，其特征在于，所述步驟(4)中計算三電平DC/DC的中點補償電荷量具體為：

根據基爾霍夫電流定律，得到中線電流i_o1、i_o2與中點電壓U_o關系為：

式中，U_dc為逆變器直流電壓，U_o為直流中點電位，并假定直流電容C₁＝C₂＝C；

對上式在一個開關周期T_s內求積分，可求得DC/DC變換器需要補償的電荷量Q₁為：

式中，當三電平逆變器能夠進行全補償時，Q₁為0，否則需要用三電平DC/DC變換器予以補償。