【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于二极管箝位三电平逆变器的共模电压抑制方法。
技术介绍
随着能源和环境问题的突出,世界各国正在把更多目光投向可再生能源,其中风力发电已经成为目前最具规模化开发条件和商业化发展前景的可再生能源发电方式。在风力发电中,需要PWM变频器对电能进行处理,其中由二极管箝位三电平逆变器组成的四象限变流器具有能量转换效率高、控制相对简单、du/dt低等优点被广泛采用,但是在其应用过程中存在一些负面效应,典型问题为逆变器产生的高频共模电压。高频共模电压会在发电机转轴上感应出高频轴电压,进而形成轴电流,腐蚀发电机轴承。高频共模电压与发电机绕组寄生电容相互作用,降低绕组对地绝缘;同时高频共模电压产生很强的电磁干扰,影响其它控制系统和电子设备的正常运行。随着电压的升高,电力设备可供设计的电压裕量越来越小,考虑到多电平结构是实现高电压的典型途径,研究多电平PWM逆变器输出共模电压抑制技术具有重要的理论意义和实用价值。文献《多电平SPWM变频器中共模电压抑制技术的研究》姜艳姝,徐殿国等.、《多电平逆变器共模电压的抑制》赵莉,宋平岗等,提出采用软件方式抑制逆变器共模电压输出,但均未考虑中点电压平衡控制。而中点电压平衡是二极管箝位三电平逆变器稳定运行的基础。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有共模电压抑制方法不能控制中点电压平衡的缺点,提出一种降低二极管箝位三电平逆变器输出共模电压的抑制方法,在达到共模电压抑制的同时能控制中点电压平衡。本专利技术将二极管箝位三电平逆变器的矢量空间分为6个扇区,每个扇区细分为2个小区,根据小矢量作用时中点电流与对应相电流方向,将 ...
【技术保护点】
一种二极管箝位三电平逆变器共模电压抑制方法,其特征在于:所述的方法将二极管箝位三电平逆变器的矢量空间分为6个扇区,每个扇区细分为2个小区,根据小矢量作用时中点电流与对应相电流方向,将小矢量分为正小矢量和负小矢量,采用不含正小矢量的PWM(NPSVPWM)矢量合成策略,在输出电压合成的矢量中去除正小矢量,同时维持中点电压平衡;将参与输出电压合成的负小矢量按照矢量合成关系分为过渡小矢量、第一附加小矢量和第二附加小矢量,并根据不同小矢量作用时对中点电压的控制能力推导出最优工况选择标准,实现对中点电压有效控制。
【技术特征摘要】
1.一种二极管箝位三电平逆变器共模电压抑制方法,其特征在于:所述的方法将二极管箝位三电平逆变器的矢量空间分为6个扇区,每个扇区细分为2个小区,根据小矢量作用时中点电流与对应相电流方向,将小矢量分为正小矢量和负小矢量,采用不含正小矢量的PWM(NPSVPWM)矢量合成策略,在输出电压合成的矢量中去除正小矢量,同时维持中点电压平衡;将参与输出电压合成的负小矢量按照矢量合成关系分为过渡小矢量、第一附加小矢量和第二附加小矢量,并根据不同小矢量作用时对中点电压的控制能力推导出最优工况选择标准,实现对中点电压有效控制。2.根据权利要求1所述的二极管箝位三电平逆变器共模电压抑制方法,其特征在于所述方法的步骤如下:步骤1,将二极管箝位三电平逆变器的整个360度矢量空间按照角度进行划分,每60度为一个扇区,共分为6个扇区,编号依次为1~6;每个扇区60度空间按照角度再进行细分,前30度空间为第1小区,后30度空间为第2小区;整个矢量空间共分为12个小区;根据逆变器需要输出电压Uoαβ识别扇区与小区编号,具体为:对逆变器需要输出电压Uoαβ在α轴和β轴分量Uα和Uβ求取反正切得到矢量空间角度θ,矢量空间角度θ除以60,向上取整即为扇区号;同时余数小于30度为第1小区,余数大于等于30度为第2小区;步骤2,根据逆变器需要输出电压Uoαβ所在扇区小区编号,选择参与输出电压合成的基础空间矢量,所述的基础空间矢量包含零矢量V0、过渡小矢量Vst、中矢量Vm和大矢量Vl;步骤3,根据逆变器需要输出电压Uoαβ所在扇区小区编号,计算零矢量V0、过渡小矢量Vst、中矢量Vm、大矢量Vl的作用时间,分别记为T0、Tst、Tm和Tl;步骤4,为了实现中点电压Uneut平衡控制,根据逆变器需要输出电压Uoαβ所在扇区小区编号,将与过渡小矢量Vst空间位置相差120度的两个负小矢量作为第一附加小矢量Vsa1和第二附加小矢量Vsa2;其中,与基础矢量中的大矢量Vl共同合成中矢量Vm的附加小矢量命名为第一附加小矢量Vsa1,与基础矢量中的中矢量Vm共同合成0.5倍大矢量Vl的附加小矢量命名为第二附加小矢量Vsa2;步骤5,根据逆变器需要输出电压Uoαβ所在扇区小区编号,参照过渡小矢量Vst、第一附加小矢量Vsa1和第二附加小矢量Vsa2对应的三相电流Iabc和中点电压Uneut偏差,计算3种工况对中点电压的控制能力e,控制能力e包含e1、e2和e3,其中e1对应工况1,e2对应工况2,e3对应工况3;选择控制能力e最大者为最优运行工况;步骤6,根据步骤2选择的基础空间矢量,步骤4选择的附加小矢量,步骤5选择的最优运行工况,步骤3计算的各基础矢量作用时间,代入式(3)、式(4)或式(5)计算各矢量最终作用时间,生成开关序列,控制对应电力电子器件通断,实现逆变器需要的电压输出。3.根据权利要求2所述的二极管箝位三电平逆变器共模电压抑制方法,其特征在于所述步骤3计算零矢量V0、过渡小矢量Vst、中矢量Vm、大矢量Vl的作用时间按照以下公式进行:各扇区第1小区时各矢量作用时间如式(1)所示:Tst=TminTm=2cos(2n+1)π6Uα+2sin(2n+1)π6UβTl=-32cos(n+1)π3Uα-32sin(n+1)π3Uβ-Tmin2T0=-12cos(2n-1)π6Uα-12sin(2n-1)π6Uβ-Tmin2+1---(1)]]>各扇区第2小区时各矢量作用时间如式(2)所示:Tst=TminTm=2cos(2n-3)π6Uα+2sin(2n-3)π6UβTl=32cos(n+1)π3Uα+32sin(n+1)π3Uβ-Tmin2T0=-12cos(2n-1)π6Uα-12sin(2n-1)π6...
【专利技术属性】
技术研发人员:吕佃顺,林资旭,张勇波,王贵鹏,张伟华,任晓娜,陈立权,徐铮,李海东,武鑫,许洪华,
申请(专利权)人:科诺伟业风能设备北京有限公司,保定科诺伟业控制设备有限公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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