一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法，包括将电容电压采样值通过低通滤波器，获得电容电压滤波值；根据两个电容电压滤波值，将下电容电压滤波值减去上电容电压滤波值，计算出电容相的电流给定值；结合定子电流的当前值分别计算出四个电压矢量下定子电流的电容相的预测值；取使代价函数最优的电压矢量所对应的开关信号施加到逆变器。本发明专利技术方法提高了传统的无冗余容错拓扑控制方法中电流的质量，快速实现电容电压，完全收敛，提高了控制对象的性能，实现较为稳定的电容电压收敛效果，利用低通滤波器滤除电容中的低频振荡信号，使得参与控制的电容电压信号平稳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于变频调速的
，尤其涉及一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法。
技术介绍
近年来，以由三相四开关全控型电力电子器件组成的逆变器，由于其减少了电力电子器件的数量，降低了系统硬件成本，更为重要的是这种拓扑结构可以被用来作为三相变频调速系统的功率管故障容错，在潮汐能、风能等可再生能源并网发电，电动汽车，以及变频调速等系统的容错控制中有广泛的应用前景。但是由于三相四开关拓扑中的一相直接接入电容中性点，电容电压始终处于波动状态，而且由于接电容中性点的相角不同，可能会导致两个电容的电压向相反的方向漂移，严重时甚至烧坏功率变换器。在众多针对三相四开关变频调速系统控制策略的现有技术中，对电容电压漂移的抑制大致方法分为两种：一是通过在调制波中，选择特定的电压矢量以抑制电容电压的波动，但这种方法在抑制电容电压波动的同时，降低了变频调速系统的电流输出性能。二是采用模型预测控制的算法，通过获得电容电压与开关函数的关系，对电容电压进行预测，并通过预测的电容电压的差值作为约束条件加入目标函数中，以抑制电容电压的波动，这种算法虽然不会造成变频调速系统电流输出性能的大幅度下降，但是由于在模型建立的过程中忽略了整流侧的电流，由于模型误差的影响，该算法不能保证电容电压的完全收敛，并且这种策略中电容电压的收敛过程比较缓慢，从而影响系统的性能。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷，本专利技术的所要解决的技术问题在于提供一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法，该方法取代了传统的直接利用电容电压来进行运算以抑制电容电压漂移的策略，实现了电容电压的快速收敛和完全收敛，减少了电机三相电流的不平衡提高了系统的控制性能。本专利技术提供一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法，包括以下步骤：S1、将电容电压采样值通过低通滤波器，获得电容电压滤波值，作为两个电容的电压值；S2、根据两个电容电压滤波值，将下电容电压滤波值减去上电容电压滤波值，计算出电容相的电流给定值；S3、通过异步电机的数学模型，根据异步电机转子磁链，再结合定子电流的当前值分别计算出四个电压矢量下定子电流的电容相的预测值；S4、将电容相的电流预测值与给定值的差值的平方乘上一个权重因子，作为代价函数的一个指标相，取使代价函数最优的电压矢量所对应的开关信号施加到逆变器。进一步地，根据滤波后的电容电压计算出此相的电流参考值；根据四个电压矢量预测相应电容相的电流并将它们和电流参考值差值的绝对值作为代价函数的指标相。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术的三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法提高了传统的无冗余容错拓扑控制方法中电流的质量，快速实现电容电压，完全收敛，提高了控制对象的性能，实现较为稳定的电容电压收敛效果，利用低通滤波器滤除电容中的低频振荡信号，使得参与控制的电容电压信号平稳。附图说明图1为本专利技术方法适用的三相四开关变频调速系统及其基本结构图。图2为本专利技术方法的控制结构框图。图3为本专利技术的控制流程图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。为使本专利技术更加容易理解，下面将进一步阐述本专利技术的具体实施例。如图1-2所示，为本专利技术的三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法的结构示意图，其中，图2展示了本专利技术方法的控制结构框图，其具体步骤如下：1、初始化所有变量。2、通过逆变器系统中的电流传感器(CT)、电压传感器(VT)和速度传感器分别测出两相电流ia、ib，电容电压vc1、vc2和电机转速ω。3、通过测量的电容电压计算四个电压矢量当前时刻的值根据转速给定ω*和反馈的转速ω通过PI控制器得到电机的转矩给定4、通过全阶磁链观测器观测定子磁链然后据此计算出转子磁链和电流矢量5、通过低通滤波器获得两个电容电压滤波值，将下电容电压滤波值减去上电容电压滤波值作为电容相的电流给定值6、根据电机的数学模型预测所有电压矢量对应定子磁链根据该预测值和之前计算出的电流矢量计算出定子侧电流预测值和电机转矩7、根据电机定子磁链，转矩和故障相电流预测值和它们的给定值求取每个电压矢量对应的代价函数值，取使得代价函数最小的电压矢量为最优的电压矢量。8、施加最优电压矢量对应的开关信号SaSb。本专利技术中的上标代表采样时刻，*代表给定值，本专利技术的三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法包含电容电压滤波，电容相的电流参考值计算，电容相的电流预测值计算，代价函数最优化四个步骤。S1、将电容电压采样值通过低通滤波器，获得电容电压滤波值，作为两个电容的电压值；S2、根据两个电容电压滤波值，将下电容电压滤波值减去上电容电压滤波值，计算出电容相的电流给定值；S3、通过异步电机的数学模型，根据异步电机转子磁链，再结合定子电流的当前值分别计算出四个电压矢量下定子电流的电容相的预测值；S4、将电容相的电流预测值与给定值的差值的平方乘上一个权重因子，作为代价函数的一个指标相，取使代价函数最优的电压矢量所对应的开关信号施加到逆变器。进一步的，根据滤波后的电容电压计算出此相的电流参考值；根据四个电压矢量预测相应电容相的电流并将它们和电流参考值差值的绝对值作为代价函数的指标相。本专利技术的三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法提高了传统的无冗余容错拓扑控制方法中电流的质量，快速实现电容电压，完全收敛，提高了控制对象的性能，实现较为稳定的电容电压收敛效果，利用低通滤波器滤除电容中的低频振荡信号，使得参与控制的电容电压信号平稳。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将电容电压采样值通过低通滤波器，获得电容电压滤波值，作为两个电容的电压值；S2、根据两个电容电压滤波值，将下电容电压滤波值减去上电容电压滤波值，计算出电容相的电流给定值；S3、通过异步电机的数学模型，根据异步电机转子磁链，再结合定子电流的当前值分别计算出四个电压矢量下定子电流的电容相的预测值；S4、将电容相的电流预测值与给定值的差值的平方乘上一个权重因子，作为代价函数的一个指标相，取使代价函数最优的电压矢量所对应的开关信号施加到逆变器。

【技术特征摘要】
1.一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法，其特征
在于，包括以下步骤：
S1、将电容电压采样值通过低通滤波器，获得电容电压滤波值，作为
两个电容的电压值；
S2、根据两个电容电压滤波值，将下电容电压滤波值减去上电容电压
滤波值，计算出电容相的电流给定值；
S3、通过异步电机的数学模型，根据异步电机转子磁链，再结合定子
电流的当前值分别计算出四个电压矢量下定子电流的电容相的预...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金，周德洪，李云华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42