[發明專利]基于二次電壓注入的I型三電平中點電位平衡控制方法

有效

• 申請號: 202110441687.2
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN112928939B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 汪飛;高魯旺;任林濤;施云杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5395;H02M7/5387
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 賈耀淇

本發明公開了一種基于二次電壓注入的I型三電平中點電位平衡控制方法，該控制方法基于I型三電平變流器，采用載波反向SPWM調制技術，通過總母線電壓環、中點電位控制環和電流內環，在穩定輸出給定電流的同時確保母線電壓穩定以及中點電位平衡。其中，總母線電壓環和中點電位控制環均基于PI控制器，除此之外，創新地對中點電位控制環注入二次電壓，以此來抑制變流器在運行過程中由于器件、電網電壓波動等原因造成的中點電位失衡；電流內環用來控制變流器更好的跟蹤給定電流。本申請解決了在三相四線制中的三電平變流器電位失衡的問題，增強了系統穩定運行的能力，并具有控制方法簡單可靠、適用性強的優點。

技術領域

本發明涉及電力電子應用技術及I型三電平變換器技術，特別是涉及一種基于二次電壓注入的I型三電平中點電位平衡控制方法，屬于電力電子變換器領域。

背景技術

常見的電能質量問題有無功電流、不平衡電流和諧波電流。作為一種典型的電力電子變流器，I型三電平變流器由于其結構簡單、通態損耗小、能實現能量雙向流動等特點在電能質量治理中得到了廣泛地應用。但電網的的畸變及在接入電弧爐、大功率整流器等非線性負載時三相電流不對稱等因素會導致上下電容電壓不平衡，解決中點電位平衡是三電平控制中最關鍵的問題之一。

對于三電平變流器的常用調制方法有SPWM載波法和SVPWM空間矢量法，空間矢量法控制精度高，但對不對稱系統的容錯率低且易產生諧波含量，SPWM載波法簡單可靠，在實際應用中十分廣泛。在三相三線制系統中，通過注入零序電壓的方法可以較好地解決中點電位平衡問題；但是在三相四線制系統中，注入零序電壓的方法不僅不能解決中點電位平衡問題，而且會在中線上產生較大的零序電流，因此亟需一種新的控制方法解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于二次電壓注入的I型三電平中點電位平衡控制方法，以解決上述現有技術存在的問題，使由于電網電壓波動因素造成的中點電位不平衡問題得到解決。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種基于二次電壓注入的I型三電平中點電位平衡控制方法，具體包括以下步驟：

S1，采集所述待測電路中第一電容的電壓、第二電容的電壓、參考電壓和電流參考值，將所述第一電容的電壓與所述第二電容的電壓相加，獲得電壓和，將所述電壓和與所述參考電壓的差值輸入PI調節器，獲得第一控制信號，將所述第一控制信號通過第一反park變換獲得三相有功電流控制量；

S2，將所述第一電容的電壓與所述第二電容的電壓做差，獲得電壓差，將所述電壓差與0值電壓的差值輸入所述PI調節器，獲得第二控制信號，將所述第二控制信號通過第二反park變換形成二次電壓，獲得三相偏差電流控制量；

S3，對將所述三相有功電流控制量和所述三相偏差電流控制量求和，獲得反饋量，將所述反饋量與所述電流參考值的差值輸入PR調節器，獲得總調制波控制量，基于所述總調制波控制量控制待測電路中絕緣柵雙極型晶體管IGBT的導通與關斷。

進一步地，所述待測電路包括但不限于控制部分，具體為：總母線電壓外環控制、中點電位控制環和電流內環控制。

進一步地，所述待測電路還包括三相橋臂，其中每相橋臂包括4個IGBT。

進一步地，所述S1中的第一反park變換具體方法為：

S1.1，從原始的兩相旋轉坐標系變換到兩相靜止坐標系，具體的變換矩陣C_dq-αβ為：

其中dq代表所述兩相旋轉坐標系，αβ代表所述兩相靜止坐標系，dq-αβ代表由兩相旋轉坐標系變換到兩相靜止坐標系，ω代表旋轉坐標角頻率；

S1.2，從所述兩相靜止坐標系變換到三相靜止坐標系，具體的變換矩陣C_αβ-abc為：