一种三电平逆变器的直流母线平衡方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三电平逆变器的直流母线平衡方法，包括：S1、对逆变器的正负直流母线电压之间的偏差进行调节，获得所述电流给定值的幅值；S2、从所述电网电压中提取电网电压的相位，计算提取的相位与预设的初相角之和的偶数倍，获得所述电流给定值的相位；S3、根据调节后的PWM波控制所述逆变器中的场效应管的工作状态，使所述逆变器的直流母线平衡。相应的，本发明专利技术还公开了一种三电平逆变器的直流母线平衡系统。本发明专利技术能够适用于采用无载波电流控制器的三电平逆变器的直流母线的平衡调节，且调节效果好。

A DC Bus Balancing Method and System for Three-Level Inverter

The invention discloses a DC bus balancing method for three-level inverters, which includes: S1, adjusting the deviation between the positive and negative DC bus voltages of the inverters to obtain the amplitude of the given current value; S2, extracting the phase of the grid voltage from the grid voltage, calculating the extracted phase and the preset initial phase angle. The phase of the given current value is obtained by even times of the sum, and the working state of the field effect transistor in the inverter is controlled according to the adjusted PWM wave to balance the DC bus of the inverter. Accordingly, the invention also discloses a DC bus balance system of a three-level inverter. The invention can be applied to the balancing regulation of DC bus of three-level inverters with no carrier current controller, and the regulation effect is good.

【技术实现步骤摘要】
一种三电平逆变器的直流母线平衡方法及系统
本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种三电平逆变器的直流母线平衡方法及系统。
技术介绍
二极管钳位三电平逆变器能够输出1、0、-1三种电平。当逆变器输出0电平时，就会有电流通过中点钳位二极管流入直流母线的中点，如图1中i0所示。理论上，当逆变器输出的电压和电流都是对称的，则通过钳位二极管流入直流母线中点的电流i0平均值为0，所以正直流母线和负直流母线的电压始终是平衡的。但是，当逆变器输出电压或者输出电流中因某种原因出现非对称现象时，例如器件的死区、开关时间部队称，则通过钳位二极管流入直流母线中点的电流i0平均值不为0，从而导致正直流母线电压和负直流母线电压出现不平衡，此时必须对直流母线电压实施平衡控制。现有技术有两种方案能够解决二极管钳位三电平逆变器的直流母线不平衡问题。一种方案是根据直流母线电压的差异调整二极管钳位三电平逆变器输出的小矢量，从而使得流入直流母线中点电流的平均值为0，解决直流母线差的问题。但是，这种调整方式效率低下，且调节效果差。另一种方案是通过向调制波注入零序电压的方式来解决直流母线平衡的问题，这种方案非常适用于采用SPWM调制方式的二极管钳位三电平逆变器。但是，对于采用直接电流控制(如滞环电流控制等)的二极管钳位三电平逆变器，由于没有载波和调制波，使得逆变器无法直接输出一个零序电压，所以零序电压注入法不适用于采用直接电流控制的二极管钳位三电平逆变器。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的问题，提供了一种三电平逆变器的直流母线平衡方法及系统，能够适用于采用无载波电流控制器的三电平逆变器的直流母线的平衡调节，且调节效果好。本专利技术就上述技术问题而提出的技术方案如下：本专利技术提供一种三电平逆变器的直流母线平衡方法，包括：S1、对逆变器的正负直流母线电压之间的偏差进行调节，获得所述电流给定值的幅值；S2、从所述电网电压中提取电网电压的相位，计算提取的相位与预设的初相角之和的偶数倍，获得所述电流给定值的相位；S3、根据电感电流、所述电流给定值的幅值和相位，调节PWM波的占空比；所述电感电流为所述逆变器中的电感在所述逆变器的输出电压与电网电压的共同作用下产生的电流；S4、根据调节后的PWM波控制所述逆变器中的场效应管的工作状态，使所述逆变器的直流母线平衡。进一步地，所述电流给定值的相位的计算公式如下：其中，θ为电流给定值的相位，wt为电网电压的相位，t为时刻，为初相角，k为整数。优选地，所述逆变器为单相三电平逆变器，所述电网电压为单相电压；所述S3具体包括：根据所述电流给定值的幅值和相位，计算获得所述电流给定值；对电感电流与所述电流给定值之间的偏差进行调节，获得所述逆变器的输出电压给定值；根据所述输出电压给定值，调节PWM波的占空比；其中，所述电流给定值的计算公式为：或者其中，为电流给定值，iAmp为电流给定值的幅值。优选地，所述逆变器为三相三电平逆变器，所述电网电压为三相电压。在第一个优选地实施方式中，所述S3具体包括：将所述电流给定值的幅值作为反Park变换的d轴或q轴输入，将其余两轴的输入设为0，并将所述电流给定值的相位作为反Park变换的相位输入，以进行反Park变换；对反Park变换的变换结果进行反Clark变换，获得所述电流给定值；对电感电流与所述电流给定值之间的偏差进行调节，获得所述逆变器的输出电压给定值；根据所述输出电压给定值，调节PWM波的占空比。在第二个优选地实施方式中，所述S3具体包括：将所述电流给定值的幅值作为反Park变换的d轴或q轴输入，将其余两轴的输入设为0，并将所述电流给定值的相位作为反Park变换的相位输入，以进行反Park变换，获得第一变换结果；对电感电流进行Clark变换，获得第二变换结果；对所述第一变换结果与所述第二变换结果之间的偏差进行调节，获得所述逆变器的输出电压给定值；对所述输出电压给定值进行反Clark变换，并根据反Clark变换的变换结果调节PWM波的占空比。在第三个优选地实施方式中，所述S3具体包括：将所述电流给定值的幅值作为d轴或q轴的坐标值，并设置其余两轴的坐标值为0，以构建三相坐标；对电感电流进行Clark变换，获得第三变换结果；将所述第三变换结果作为Park变换的坐标输入，并将所述电流给定值的相位作为Park变换的相位输入，以进行Park变换，获得第四变换结果；对所述三相坐标与所述第四变换结果之间的偏差进行调节，获得所述逆变器的输出电压给定值；将所述输出电压给定值作为反Park变换的坐标输入，并将所述电流给定值的相位作为反Park变换的相位输入，以进行反Park变换；对反Park变换的变换结果进行反Clark变换，并根据反Clark变换的变换结果调节PWM波的占空比。在第四个优选地实施方式中，所述S3具体包括：将所述电流给定值的幅值作为反Park变换的d轴或q轴输入，将其余两轴的输入设为0，并将所述电流给定值的相位作为反Park变换的相位输入，以进行反Park变换，获得第五变换结果；将所述第五变换结果作为Park变换的坐标输入，将所述电网电压的相位作为Park变换的相位输入，以进行Park变换，获得第六变换结果；对电感电流进行Clark变换，获得第七变换结果；将所述第七变换结果作为Park变换的坐标输入，并将所述电网电压的相位作为Park变换的相位输入，以进行Park变换，获得第八变换结果；对所述第六变换结果与所述第八变换结果之间的偏差进行调节，获得所述逆变器的输出电压给定值；将所述输出电压给定值作为反Park变换的坐标输入，并将所述电网电压的相位作为反Park变换的相位输入，以进行反Park变换；对反Park变换的变换结果进行反Clark变换，并根据反Clark变换的变换结果调节PWM波的占空比。相应地，本专利技术还提供一种三电平逆变器的直流母线平衡系统，能够实现上述三相电平逆变器的直流母线平衡方法，所述系统包括：直流母线差控制装置，用于对逆变器的正负直流母线电压之间的偏差进行调节，获得所述电流给定值的幅值；锁相装置，用于从所述电网电压中提取电网电压的相位，计算提取的相位与预设的初相角之和的偶数倍，获得所述电流给定值的相位；电流控制装置，用于根据电感电流、所述电流给定值的幅值和相位，调节PWM波的占空比；所述电感电流为所述逆变器中的电感在所述逆变器的输出电压与电网电压的共同作用下产生的电流；PWM发生器，用于向所述逆变器输出调节后的PWM波，以控制所述逆变器中的场效应管的工作状态，使所述逆变器的直流母线平衡。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：根据电网电压的相位与初相角之和的偶数倍计算电流给定值的相位，根据正负直流母线电压之间的偏差计算电流给定值的幅值，进而根据电感电流、电流给定值的幅值和相位，调节PWM波的占空比，使得调节后的PWM波控制逆变器中的场效应管的工作状态，实现逆变器的直流母线平衡，特别适用于采用无载波电流控制器的三电平逆变器的直流母线的平衡调节，且调节效果好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三电平逆变器的直流母线平衡方法，其特征在于，包括：S1、对逆变器的正负直流母线电压之间的偏差进行调节，获得所述电流给定值的幅值；S2、从所述电网电压中提取电网电压的相位，计算提取的相位与预设的初相角之和的偶数倍，获得所述电流给定值的相位；S3、根据电感电流、所述电流给定值的幅值和相位，调节PWM波的占空比；所述电感电流为所述逆变器中的电感在所述逆变器的输出电压与电网电压的共同作用下产生的电流；S4、根据调节后的PWM波控制所述逆变器中的场效应管的工作状态，使所述逆变器的直流母线平衡。

【技术特征摘要】
1.一种三电平逆变器的直流母线平衡方法，其特征在于，包括：S1、对逆变器的正负直流母线电压之间的偏差进行调节，获得所述电流给定值的幅值；S2、从所述电网电压中提取电网电压的相位，计算提取的相位与预设的初相角之和的偶数倍，获得所述电流给定值的相位；S3、根据电感电流、所述电流给定值的幅值和相位，调节PWM波的占空比；所述电感电流为所述逆变器中的电感在所述逆变器的输出电压与电网电压的共同作用下产生的电流；S4、根据调节后的PWM波控制所述逆变器中的场效应管的工作状态，使所述逆变器的直流母线平衡。2.如权利要求1所述的三相电平逆变器的直流母线平衡方法，其特征在于，所述电流给定值的相位的计算公式如下：其中，θ为电流给定值的相位，wt为电网电压的相位，t为时刻，为初相角，k为整数。3.如权利要求2所述的三相电平逆变器的直流母线平衡方法，其特征在于，所述逆变器为单相三电平逆变器，所述电网电压为单相电压；所述S3具体包括：根据所述电流给定值的幅值和相位，计算获得所述电流给定值；对电感电流与所述电流给定值之间的偏差进行调节，获得所述逆变器的输出电压给定值；根据所述输出电压给定值，调节PWM波的占空比；其中，所述电流给定值的计算公式为：或者其中，为电流给定值，iAmp为电流给定值的幅值。4.如权利要求2所述的三相电平逆变器的直流母线平衡方法，其特征在于，所述逆变器为三相三电平逆变器，所述电网电压为三相电压；所述S3具体包括：将所述电流给定值的幅值作为反Park变换的d轴或q轴输入，将其余两轴的输入设为0，并将所述电流给定值的相位作为反Park变换的相位输入，以进行反Park变换；对反Park变换的变换结果进行反Clark变换，获得所述电流给定值；对电感电流与所述电流给定值之间的偏差进行调节，获得所述逆变器的输出电压给定值；根据所述输出电压给定值，调节PWM波的占空比。5.如权利要求2所述的三相电平逆变器的直流母线平衡方法，其特征在于，所述逆变器为三相三电平逆变器，所述电网电压为三相电压；所述S3具体包括：将所述电流给定值的幅值作为反Park变换的d轴或q轴输入，将其余两轴的输入设为0，并将所述电流给定值的相位作为反Park变换的相位输入，以进行反Park变换，获得第一变换结果；对电感电流进行Clark变换，获得第二变换结果；对所述第一变换结果与所述第二变换结果之间的偏差进行调节，获得所述逆变器的输出电压给定值；对所述输出电压给定值进行反Clark变换，并根据反Clark变换的变换结果调节PWM波的占空比。6.如权利要求2所述的三相电平逆变器的直流母线平衡方法，其特征在于，所述逆变器为三相三电平逆变器，所述电网电...

【专利技术属性】
技术研发人员：冼成瑜，
申请(专利权)人：深圳市盛弘电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44