The invention discloses a DC side capacitor voltage balancing method for a three level H Bridge five level inverter. The invention is based on the traditional MPC algorithm to track the reference voltage as the main objective, while effectively balancing the three-phase DC side capacitor voltage. First of all, the mathematical model of voltage space vector on the five level to establish the corresponding, and calculate the current value of each vector is classified, analyzing the influence of voltage vector of the capacitor midpoint potential; secondly, the space vector diagram, using the fast determination of the size and position of the reference voltage SVPWM algorithm, select each prediction the position and balance vector; then, the mathematical model of three level H Bridge five level inverter to establish its discrete switch, load and DC capacitor voltage. Finally, the appropriate cost function is constructed to optimize the selected position and the equilibrium vector. The invention can realize the real-time balance of the neutral point potential of the three-phase capacitor, and also ensures the output performance of the inverter. In addition, since each optimization vector is composed of 4 balanced vectors and 3 position vectors, the computation is small and the efficiency is high.
【技术实现步骤摘要】
一种三电平H桥五电平逆变器直流侧电容电压平衡方法
本专利技术涉及中高压变频、柔性交流输电以及HVDC
,特别是涉及三电平H桥(NPC/H桥)级联逆变器直流侧电容电压的平衡控制。
技术介绍
近年来,多电平逆变器被广泛应用于高压大功率场合中。其相对于传统的两电平逆变器,具有提高电压和功率的应用等级、减小共模电压输出、在较低的开关频率下具有很好的谐波性能等优势。一般地,多电平逆变器主要有二极管钳位、飞跨电容钳位以及级联H桥三种拓扑。其中,级联H桥又可分为两电平H桥级联和三电平H桥(NPC/H桥)级联。与二极管钳位型和电容钳位型拓扑相比,三电平H桥不需要许多钳位电容和二极管,增加了系统的稳定性。与两电平H桥级联相比,则具有减少直流侧电源数量、易于实现模块化及集成化等优点。但是三电平H桥存在直流侧电容电压不平衡的问题,目前,采用的解决方案是用两个6脉波整流装置得到两个独立的直流电为每一相供电,这不仅增加了拓扑结构的复杂性,更增加了系统电路的成本,同时也弱化了三电平H桥的优势。因此,对于三电平H桥,只有平衡直流侧电容电压才能确保系统高效、稳定、经济地运行。中国专利文献号201410474690.4公开了“一种三电平H桥变流器的直流电压平衡控制方法”,将参考电压与三角载波进行比较,根据比较结果生成左桥臂四个IGBT的脉冲信号,再将左桥臂的脉冲反向对称赋给右桥臂。该方法虽然能平衡电容电压,但是会影响变流器的输出性能,且动态性能较差。
技术实现思路
针对在使用三电平H桥级联逆变器设备中直流侧电容电压不平衡,且相关解决算法存在动态响应能力差、输出性能降低等问题,本专利技术的 ...
【技术保护点】
一种三电平H桥五电平逆变器直流侧电容电压平衡方法,其特征在于,A、建立各电压矢量的简化模型,用于精确计算各相电流值,实现对直流侧电容中点电位的影响的准确判断;B、平衡矢量,用于平衡直流侧电容电压;C、位置矢量,用于对参考电压进行有效跟踪,保证输出性能;D、建立三电平H桥五电平逆变器拓扑结构的开关、负载及直流侧电容电压数学模型;E、电压预测控制,结合SVPWM与传统MPC算法,利用SVPWM算法确定参考电压的位置,确定参与预测的位置矢量和平衡矢量,利用代价函数对所选矢量寻优,实现对参考电压的跟踪和对直流侧电容电压的平衡控制;
【技术特征摘要】
1.一种三电平H桥五电平逆变器直流侧电容电压平衡方法,其特征在于,A、建立各电压矢量的简化模型,用于精确计算各相电流值,实现对直流侧电容中点电位的影响的准确判断;B、平衡矢量,用于平衡直流侧电容电压;C、位置矢量,用于对参考电压进行有效跟踪,保证输出性能;D、建立三电平H桥五电平逆变器拓扑结构的开关、负载及直流侧电容电压数学模型;E、电压预测控制,结合SVPWM与传统MPC算法,利用SVPWM算法确定参考电压的位置,确定参与预测的位置矢量和平衡矢量,利用代价函数对所选矢量寻优,实现对参考电压的跟踪和对直流侧电容电压的平衡控制;2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,建立三电平H桥五电平逆变器拓扑结构的开关、负载及直流侧电容电压数学模型;3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,其中,步骤A包括:A11、建立所有空间电压矢量简化数学模型;A12、根据简化模型计算出各相的电流值;A13、由各相电流值的大小及对应的数学模型判断电压矢量对电容中点...
【专利技术属性】
技术研发人员:戴鹏,周凯,李敏,石聪聪,朱晓莹,蔡明哲,高爱杰,崔琪,张婉,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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