T型三电平光伏并网逆变器并联环流抑制和中点平衡方法技术

本发明专利技术公开了T型三电平光伏并网逆变器并联环流抑制和中点平衡方法，实现中点平衡的方法包括步骤，第一步，将三电平转化成两电平的SVPWM，在SVPWM的基础上计算出每相桥臂的状态转换时间；第二步，对每相桥臂的状态转换时间进行调整，得到最终的PWM信号。在实现中点平衡后，然后根据PI控制器计算出的小矢量的修正值，通过改变小矢量的开通时间实现环流抑制。本发明专利技术能够采用的中点平衡方法能够克服直流侧电容的波动，而且对于输出波形质量有所改善；本发明专利技术的方法能够简单方便的实现环流的抑制，控制简单；本发明专利技术的方法能够实现中点平衡控制和环流抑制，解决了T型逆变器并联的难题；和传统的采用硬件解决环流的方法相比，本发明专利技术的成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于SVPWM调制的T型三电平光伏并网逆变器并联环流抑制和中点平衡方法。
技术介绍
随着电力电子技术不断发展，电力系统中电力电子变换器渗透率日益增高，特别是多电平变换器具有谐波少、耐压高、开关应力小、电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)少等优势，广泛应用于高压直流输电、可再生能源分布式发电及微网领域。特别是T型三电平拓扑，相比于传统的NPC三电平拓扑，具有导通损耗小，空间体积小，保护简单等优点，在一定的功率等级和开关频率下，较NPC三电平拓扑有着更高的能量密度和更高的效率，因此已经成为市场的主流，特别是随着光伏并网系统的发展，T型三电平由于其独有的优势已经成为光伏逆变器主要拓扑形式。但是由于开关应力的影响，单机T型三电平逆变器不能满足光伏大功率并网逆变器的要求，因此多台T型三电平逆变器的并联已经成为一种光伏发电系统能量变换的主要趋势。然而T型三电平逆变器的并联会有零序环流产生，零序环流会增加系统的损耗，降低系统的效率，造成并联逆变器的电流应力不平衡和严重的电磁干扰，影响IGBT开关管的使用寿命。而且对于T型三电平来说，存在中点电位不平衡的问题。中点电位不平衡将带来输出电压波形畸变、电平数降低、逆变器开关器件承受的电压不均衡、电容的寿命降低等危害。因此控制T型三电平中点平衡非常关键。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于SVPWM调制的T型三电平光伏并网逆变器并联环流抑制和中点平衡方法，通过改变小矢量的开通时间来实现中点平衡的控制，然后在此基础上，通过PI控制器计算得到小矢量修正值，再次改变小矢量的开通时间来实现环流的抑制。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：T型三电平光伏并网逆变器并联中点平衡方法，两台T型三电平光伏并网逆变器并联的系统采用SVPWM调制方法，上侧为主支路上的第一逆变器，下侧为并联支路上的第二逆变器，系统包括L滤波的2台T型三电平逆变器并联，每台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串联两个方向不同的IGBT管，另一侧经滤波器与电阻连接；在并联的各桥臂输入端接入同一台直流电压源；输入电压源并联的电容，中点连接各项桥臂的两个方向不同IGBT管的一端，各个IGBT管均由控制电路驱动，交流侧经过L滤波后实现并网功能。电容为中点箝位电容，容值几百到几千微法。所述滤波器为L滤波电路。所述控制电路包括保护电路、驱动电路、采样调理电路，采样调理电路连接DSP模块，DSP模块与保护电路双向通信，DSP模块连接驱动电路，驱动电路输出PWM信号驱动桥臂中IGBT管的开通与关断。所述采样调理电路采集输入电压源的直流电压、直流电流、滤波器输出的三相电压值大小。T型三电平光伏并网逆变器并联环流抑制和中点平衡方法，包括以下步骤，第一步，将三电平转化成两电平的SVPWM，在SVPWM的基础上计算出每相桥臂的状态转换时间；第二步，对每相桥臂的状态转换时间进行调整，得到最终的PWM信号。所述第一步中三电平转化成两电平的SVPWM的具体方法为，第一扇区内，UU*=Vus*-Vdc/3,UV*=Vvs*+VDC/6;]]>第二扇区内，UU*=Vus*-Vdc/6,UV*=Vvs*-VDC/6;]]>第三扇区内，UU*=Vus*+Vdc/6,UV*=Vvs*-VDC/3;]]>第四扇区内，UU*=Vus*+Vdc/3,UV*=Vvs*-VDC/6;]]>第五扇区内，UU*=Vus*+Vdc/6,UV*=Vvs*+VDC/6;]]>第六扇区内，UU*=Vus*-Vdc/6,UV*=Vvs*+VDC/3;]]>UW*＝-UV*-UU*；其中，UW*为转化成两电平的电压参考矢量，是三电平的电压参考矢量，UW*＝-UV*-UU*，VDC为输入电压；在两电平SVPWM算法的基础上得到每相桥臂的状态转换时间TU，TV，TW的具体方法为，TU=2UU**TsVDC+CTV=2UV**TsVDC+CTW=2UW**TsVDC+C]]>其中：C＝0.5T1-b，T1＝Ts-(a-b)，a＝max(TU，TV，TW)，b＝min(TU，TV，TW)，Ts为一个开关周期时间；所述第二步中每相桥臂的状态转换时间调整的具体方法为，当Vdc1>Vdc2时，Vdc1、Vdc2分别为直流侧上下电容的电压值，每相桥臂的状态转换时间改为：第一步中计算出的转换时间减去α倍的第一步中计算出的最小转换时间，从而可以得到新的开通时间；即每相桥臂的状态转换时间TU，TV，TW减少αb，从而可以得到新的开通时间TU1，TV1，TW1，TU1=TU-αbTV1=TV-αbTW1=TW-αb]]>式中，α是一个0～1之间的变量，根据α越大中点平衡控制的越好，但是振荡越大，因此优选的，α＝0.3～0.7之间选择最好。当Vdc1<Vdc2时，Vdc1、Vdc2分别为直流侧上下电容的电压值，每相桥臂的状态转换时间改为：第一步中计算出的转换时间加上α倍的第一步中计算出的最小转换时间，从而可以得到新的开通时间；当Vdc1<Vdc2时，每相桥臂的状态转换时间TU，TV，TW增加αb，从而可以得到新的开通时间TU1，TV1，TW1，TU1=TU+αbTV1=TV+αbTW1=TW+αb]]>式中，α是一个0～1之间的变量，根据α越大中点平衡控制的越好，但是振荡越大，因此优选的，α＝0.3～0.7之间选择最好。在实现中点平衡后，环流抑制的方法包括以下步骤，第一步，实现中点平衡后，对第二逆变器的零序电流进行采样；第二步，得到PI控制器计算出的小矢量修正值y；第三步，改变小矢量的开通时间；小矢量POO的开通时间改为：实现中点平衡方法中第二步得到的转换时间加上PI控制器计算出的小矢量修正值y；小矢量ONN的开通时间改为：实现中点平衡方法中第二步得到的转换时间减去PI控制器计算出的小矢量修正值y。本专利技术的有益效果：1、本专利技术能够采用的中点平衡方法能够克服直流侧电容的波动，而且对于输出波形质量有所改善；2、本专利技术的方法能够简单方便的实现环流的抑制，控制简单；3、本专利技术的方法能够实现中点平衡控制和环流抑制，解决了T型逆变器并联的难题；4、和传统的采用硬件解决环流的方法相比，本专利技术的成本较低。附图说明图1为L滤波的本文档来自技高网...

【技术保护点】
T型三电平光伏并网逆变器并联中点平衡方法，两台T型三电平光伏并网逆变器并联的系统采用SVPWM调制方法，上侧为主支路上的第一逆变器，下侧为并联支路上的第二逆变器，其特征是，包括以下步骤，第一步，将三电平转化成两电平的SVPWM，在SVPWM的基础上计算出每相桥臂的状态转换时间；第二步，对每相桥臂的状态转换时间进行调整，得到最终的PWM信号。

【技术特征摘要】
1.T型三电平光伏并网逆变器并联中点平衡方法，两台T型三电平光伏并网逆变器并联
的系统采用SVPWM调制方法，上侧为主支路上的第一逆变器，下侧为并联支路上的第二逆
变器，其特征是，包括以下步骤，
第一步，将三电平转化成两电平的SVPWM，在SVPWM的基础上计算出每相桥臂的状
态转换时间；
第二步，对每相桥臂的状态转换时间进行调整，得到最终的PWM信号。
2.如权利要求1所述T型三电平光伏并网逆变器并联中点平衡方法，其特征是，所述第
一步中三电平转化成两电平的SVPWM的具体方法为，
第一扇区内，UU*=Vus*-Vdc/3,UV*=VVS*+VDC/6;]]>第二扇区内，UU*=Vus*-Vdc/6,UV*=VVS*+VDC/6;]]>第三扇区内，UU*=Vus*-Vdc/6,UV*=VVS*+VDC/3;]]>第四扇区内，UU*=Vus*-Vdc/3,UV*=VVS*+VDC/6;]]>第五扇区内，UU*=Vus*-Vdc/6,UV*=VVS*+VDC/6;]]>第六扇区内，UU*=Vus*-Vdc/6,UV*=VVS*+VDC/3;]]>UW*＝-UV*-UU*；其中，为转化成两电平的电压参考矢量，为三电平的电压参考
矢量，UW*＝-UV*-UU*，VDC为输入电压；
在两电平SVPWM算法的基础上得到每相桥臂的状态转换时间TU，TV，TW的具体方法
为，
TU=2UU**TsVDC+CTV=2UV**TsVDC+CTW=2UW**TsVDC+C]]>其中：C＝0.5T1-b，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，邢相洋，陈阿莲，张子成，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37