SHEPWM控制电路、两台T型三电平SHEPWM逆变器并联系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了SHEPWM控制电路、两台T型三电平SHEPWM逆变器并联系统及其方法，其中，两台T型三电平SHEPWM逆变器并联系统包括两台T型三电平逆变器，所述T型三电平逆变器的直流侧并联连接至同一台直流电压源，T型三电平逆变器的各个IGBT管均由SHEPWM控制电路驱动，T型三电平逆变器的交流侧经过滤波器滤波后并联连接来实现并网功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于逆变器领域，尤其涉及一种SHEPWM控制电路、两台T型三电平SHEPWM逆变器并联系统及其方法。
技术介绍
伴随着光伏发电系统在内的分布式能源大规模接入低压配电网，电网对并网逆变器输出电流波形质量提出更高的要求，传统两电平并网逆变器很难满足大电网高电能质量要求。T型三电平并网逆变器的出现解决了上述问题，如图2所示，和传统两电平相比，该逆变器具有谐波小、开关损耗低、电磁干扰小等优点；和传统二极管钳位型三电平逆变器相比，该逆变器具有开关数目少、导通损耗小和功率损耗均匀等优点；且T型三电平逆变器开关频率在4kHZ到30kHZ之间效率最高。因此T型三电平逆变器已经广泛应用到光伏发电和微电网等分布式发电场合，但是容量一直是制约其快速发展的瓶颈。多机T型三电平并网逆变器的并联能够增加系统容量、可靠性和效率，已经成为大功率分布式发电的重要选择，但是模块之间硬件不匹配、死区时间以及控制算法执行时间等差别会产生环流。环流会增加系统损耗和引起并网电流畸变，严重影响IGBT开关管的寿命，因此研究并联T型三电平逆变器的环流抑制意义重大。特定谐波消除脉宽调制(SelectiveHarmonicEliminationPulseWidthModulation，SHEPWM)，通过开关时刻的优化选择，产生PWM来消除选定的低次谐波，具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等显著优点，越来越受到人们的青睐。相比于正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)调制，特定谐波消除法(SHEPWM)具有开关频率低、开关损耗小、输出电压质量好及损耗小等一系列优点，适用于大功率场合，是一种电力电子领域中经常用来消除低次谐波的调制方法。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点，本专利技术提供一种SHEPWM控制电路、两台T型三电平SHEPWM逆变器并联系统及其方法。本专利技术在传统三相SHEPWM的调制后增加了一个小矢量控制器，通过测量每台逆变器中点电压和输出电流来确定是否替换该台逆变器中小矢量的开关状态，用于有效抑制环流，保障T型三电平逆变器并联系统稳定高效运行。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种SHEPWM控制电路，包括两个SHEPWM信号发生器，每个SHEPWM信号发生器均与一个小矢量控制器相连；每个SHEPWM信号发生器产生三相SHEPWM信号，分别传送至相应的小矢量控制器；其中，一个小矢量控制器与电流检测模块相连，该小矢量控制器根据接收的三相SHEPWM信号进行判断相应三电平逆变器的开关状态，若出现小电压矢量开关状态，则根据电流检测模块检测到的零序环流信号与零序环流阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平逆变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态；另一个小矢量控制器与电压检测模块相连，该小矢量控制器根据接收的三相SHEPWM信号进行判断相应三电平逆变器的开关状态，若出现小电压矢量开关状态，则根据电压检测模块检测到的直流侧中点电压信号与直流侧中点电压阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平逆变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态。所述三电平逆变器为T型三电平逆变器。所述T型三电平逆变器包括并联的三相桥臂，每相桥臂包括两个串联的IGBT管，各相桥臂的中点一侧还串联两个方向不同的IGBT管，另一侧与滤波器连接；每台T型三电平逆变器的直流侧并联两个电容，两个电容的连接点还与各相桥臂的两个方向不同IGBT管的一端相连。一种基于SHEPWM控制电路的工作方法，包括：步骤(1)：电流检测模块和电压检测模块分别将检测到的相应三电平逆变器的零序环流信号和直流侧中点电压信号分别传送至相应小矢量控制器；小矢量控制器根据接收的三相SHEPWM信号进行判断相应三电平逆变器的开关状态；步骤(2)：若出现小电压矢量开关状态，则与电流检测模块相连的小矢量控制器，根据获取的零序环流信号与零序环流阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平逆变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态；步骤(3)：若出现小电压矢量开关状态，则与电压检测模块相连的小矢量控制器，根据获取的直流侧中点电压信号与直流侧中点电压阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平逆变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态。所述步骤(2)中，与电流检测模块相连的小矢量控制器的工作状态包括：状态一：|iZ|>Irange，此状态下小矢量被替换；a)iZ>0：开关状态被改变为N型小矢量；b)iZ<0：开关状态被改变为P型小矢量；状态二：|iZ|<Irange，开关状态不改变；其中，Irange是零序环流电流阈值，iZ是零序环流电流信号。所述步骤(3)中，与电压检测模块相连的小矢量控制器的工作状态包括：状态一：|VZ|>Vrange，此状态下小矢量被替换；a)VZ>0：开关状态被改变为N型小矢量；b)VZ<0：开关状态被改变为P型小矢量。状态二：|VZ|<Vrange，开关状态不改变；其中，Vrange是直流侧中点电压阈值，VZ是直流侧中点电压信号。一种应用SHEPWM控制电路的两台T型三电平SHEPWM逆变器并联系统，包括两台T型三电平逆变器，所述T型三电平逆变器的直流侧并联连接至同一台直流电压源，T型三电平逆变器的各个IGBT管均由SHEPWM控制电路驱动，T型三电平逆变器的交流侧经过滤波器滤波后并联连接来实现并网功能。一种基于两台T型三电平SHEPWM逆变器并联系统的控制方法，包括：步骤一：根据消去谐波次数的个数来确定两台T型三电平SHEPWM逆变器并联系统的每四分之一个周期中的开关角个数，并计算开关角度；步骤二：SHEPWM信号发生器根据开关角度产生相应的两路三相SHEPWM信号；小矢量控制器根据接收的三相SHEPWM信号进行判断相应三电平逆变器的开关状态；步骤三：若出现小电压矢量开关状态，则与电流检测模块相连的小矢量控制器，根据获取的零序环流信号与零序环流阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平逆变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态；若出现小电压矢量开关状态，则与电压检测模块相连的小矢量控制器，根据获取的直流侧中点电压信号与直流侧中点电压阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平逆变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态。所述步骤三中，与电流检测模块相连的小矢量控制器的工作状态包括：状态一：|iZ|>Ir本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SHEPWM控制电路，其特征在于，包括两个SHEPWM信号发生器，每个SHEPWM信号发生器均与一个小矢量控制器相连；每个SHEPWM信号发生器产生的两路三相SHEPWM信号，分别传送至相应的小矢量控制器及三电平逆变器；其中，一个小矢量控制器与电流检测模块相连，该小矢量控制器根据接收的三相SHEPWM信号进行判断相应三电平逆变器的开关状态，若出现小电压矢量开关状态，则根据电流检测模块检测到的零序环流信号与零序环流阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平逆变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态；另一个小矢量控制器与电压检测模块相连，该小矢量控制器根据接收的三相SHEPWM信号进行判断相应三电平逆变器的开关状态，若出现小电压矢量开关状态，则根据电压检测模块检测到的直流侧中点电压信号与直流侧中点电压阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平逆变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态。

【技术特征摘要】
1.一种SHEPWM控制电路，其特征在于，包括两个SHEPWM信号发生器，每个SHEPWM
信号发生器均与一个小矢量控制器相连；每个SHEPWM信号发生器产生的两路三相
SHEPWM信号，分别传送至相应的小矢量控制器及三电平逆变器；
其中，一个小矢量控制器与电流检测模块相连，该小矢量控制器根据接收的三相
SHEPWM信号进行判断相应三电平逆变器的开关状态，若出现小电压矢量开关状态，则根据
电流检测模块检测到的零序环流信号与零序环流阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平
逆变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态；
另一个小矢量控制器与电压检测模块相连，该小矢量控制器根据接收的三相SHEPWM
信号进行判断相应三电平逆变器的开关状态，若出现小电压矢量开关状态，则根据电压检测
模块检测到的直流侧中点电压信号与直流侧中点电压阈值的大小比较结果，进行改变相应三
电平逆变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态。
2.如权利要求1所述的一种SHEPWM控制电路，其特征在于，所述三电平逆变器为T型
三电平逆变器。
3.如权利要求2所述的一种SHEPWM控制电路，其特征在于，所述T型三电平逆变器
包括并联的三相桥臂，每相桥臂包括两个串联的IGBT管，各相桥臂的中点一侧还串联两个
方向不同的IGBT管，另一侧与滤波器连接；每台T型三电平逆变器的直流侧并联两个电容，
两个电容的连接点还与各相桥臂的两个方向不同IGBT管的一端相连。
4.一种基于如权利要求1-3任一所述的SHEPWM控制电路的工作方法，其特征在于，
包括：
步骤(1)：电流检测模块和电压检测模块分别将检测到的相应三电平逆变器的零序环流
信号和直流侧中点电压信号分别传送至相应小矢量控制器；小矢量控制器根据接收的三相
SHEPWM信号进行判断相应三电平逆变器的开关状态；
步骤(2)：若出现小电压矢量开关状态，则与电流检测模块相连的小矢量控制器，根据
获取的零序环流信号与零序环流阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平逆变器的开关状
态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态；
步骤(3)：若出现小电压矢量开关状态，则与电压检测模块相连的小矢量控制器，根据
获取的直流侧中点电压信号与直流侧中点电压阈值的大小比较结果，进行改变相应三电平逆
变器的开关状态改变；否则，该小矢量控制器处于闭锁状态。
5.如权利要求4所述的SHEPWM控制电路的工作方法，其特征在于，所述步骤(2)
中，与电流检测模块相连的小矢量控制器的工作状态包括：
状态一：|iZ|>Irange，此状态下小矢量被替换；
a)iZ>0：开关状态被改变为N型小矢量；
b)iZ<0：开关状态被改变为P型小矢量；
状态二：|iZ|<Irange，开关状态不改变；
其中，Irange是零序环流电流阈值，iZ是零序环流电流信号。
6.如权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，贾立朋，杜春水，陈阿莲，张桐盛，秦昌伟，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37