一种五电平NPC型逆变器无源控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种五电平NPC型逆变器无源控制系统及方法，该系统包括：传感器采集单元：实时采集逆变器输出三相电流以及电网三相电压；坐标变换单元：用于将输出三相电流以及电网三相电压对应转换为d、q坐标系中的分量；逆变器输出三相电流给定单元：用于给定逆变器输出三相电流在d、q轴上的分量的参考值；无源控制器：该控制器连接坐标变换单元和逆变器输出三相电流给定单元并输出SPWM调制信号；SPWM调制单元：该单元根据无源控制器输出的SPWM调制信号进行SPWM调制并输出五电平NPC型逆变器中开关器件PWM脉冲信号。与现有技术相比，本发明专利技术提高了系统的动、静态稳定性，降低了逆变器输出电流谐波。

A passive control system and method for five level NPC inverter

The invention relates to a five level NPC inverter passive control system and method, the system includes a sensor acquisition unit: real-time acquisition of three-phase current and three-phase inverter output voltage; coordinate transformation unit is used to output three-phase current, three-phase voltage corresponding to convert D, Q coordinates of the inverter output three-phase current component; a given unit for a given component of inverter output three-phase current in D, Q on the axis of the reference value; passive controller: the controller is connected with the coordinate transformation unit and inverter output three-phase current and output unit given SPWM modulation signal; SPWM modulation unit: the unit pulse signal switching device PWM SPWM modulation and output five level NPC inverter according to the SPWM modulation signal passive controller output. Compared with the existing technology, the invention improves the dynamic and static stability of the system and reduces the harmonic of the output current of the inverter.

【技术实现步骤摘要】
一种五电平NPC型逆变器无源控制系统及方法
本专利技术涉及一种五电平NPC型逆变器控制系统及方法，尤其是涉及一种五电平NPC型逆变器无源控制系统及方法。
技术介绍
近年来，随着风电、光伏等可再生能源的快速发展，对并网逆变器的稳定性、转换效率以及功率和电压等级的要求也越来越高。传统的两电平逆变器已满足不了现代工业对电压、电流谐波以及电力电子器件所承受的压力的需求。五电平逆变器的提出，解决了两电平逆变器存在的问题。相比于三电平逆变器，五电平逆变器输出电流、电压谐波更低，电磁干扰小，被广泛应用于高压、大功率场合。与其他多电平逆变器相比，五电平逆变器所需要的开关器件少，易于控制。随着经典控制理论与现代控制的发展，PI控制，准PR控制以及滑模变控制被应用到逆变器的控制之中，这些控制方法在一定程度上能够解决一些问题，但随着并网系统复杂性与耦合性的增加，这些方法已经满足不了需求。为了实现电力电子器件的非线性控制，无源性控制(passivitybasedcontrol,PBC)理论已被应用于到逆变器的控制中，并取得了较好的控制效果。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五电平NPC型逆变器无源控制系统，所述的五电平NPC型逆变器直流侧设有4个分压电容，电平NPC型逆变器包括A、B、C三相，每相桥臂设有八个开关管，其特征在于，该系统包括：传感器采集单元：实时采集逆变器输出三相电流以及电网三相电压；坐标变换单元：用于将输出三相电流以及电网三相电压对应转换为d、q坐标系中的分量；逆变器输出三相电流给定单元：用于给定逆变器输出三相电流在d、q轴上的分量的参考值；无源控制器：该控制器连接坐标变换单元和逆变器输出三相电流给定单元并输出SPWM调制信号；SPWM调制单元：该单元根据无源控制器输出的SPWM调制信号进行SPWM调制并输出五电平NPC型逆变器中开关器件PW...

【技术特征摘要】
1.一种五电平NPC型逆变器无源控制系统，所述的五电平NPC型逆变器直流侧设有4个分压电容，电平NPC型逆变器包括A、B、C三相，每相桥臂设有八个开关管，其特征在于，该系统包括：传感器采集单元：实时采集逆变器输出三相电流以及电网三相电压；坐标变换单元：用于将输出三相电流以及电网三相电压对应转换为d、q坐标系中的分量；逆变器输出三相电流给定单元：用于给定逆变器输出三相电流在d、q轴上的分量的参考值；无源控制器：该控制器连接坐标变换单元和逆变器输出三相电流给定单元并输出SPWM调制信号；SPWM调制单元：该单元根据无源控制器输出的SPWM调制信号进行SPWM调制并输出五电平NPC型逆变器中开关器件PWM脉冲信号。2.根据权利要求1所述的一种五电平NPC型逆变器无源控制系统，其特征在于，逆变器输出三相电流给定单元具体为：iqref＝0，idref＝PI(UCref-UC)，其中，iqref为逆变器输出三相电流q轴分量参考值，idref为逆变器输出三相电流d轴分量参考值，UC为直流侧的每个分压电容两端电压实测值，UCref为直流侧的每个分压电容两端电压参考值，PI(UCref-UC)表示对UCref与UC之差进行PI调节。3.根据权利要求1所述的一种五电平NPC型逆变器无源控制系统，其特征在于，无源控制器的控制律为：其中，ud和uq为SPWM调制信号，Lf为逆变器输出三相线路每一相的等效电感，R为逆变器输出三相线路每一相的等效电阻，id、iq对应为逆变器输出三相电流在d、q轴上的分量，Ued、Ueq对应为电网三相电压在d、q轴上的分量，idref为逆变器输出三相电流d轴分量参考值，Ra1和Ra2为注入阻尼，ω＝2πf，f为电网频率。4.根据权利要求3所述的一种五电平NPC型逆变器无源控制系统，其特征在于，无源滤波器通过如下方式设计得到：(1)获取五电平NPC型逆变器数学模型；(2)将五电平NPC型逆变器的数学模型转化为无源欧拉方程形成；(3)选取能量函数与注入阻尼对无源欧拉方程进行修改，并选取一定的控制规律，获取无源控制器的控制律。5.根据权利要求4所述的一种五电平NPC型逆变器无源控制系统，其特征在于，五电平NPC型逆变器数学模型为：式中，Lf为逆变器输出三相线路每一相的等效电感，R为逆变器输出三相线路每一相的等效电阻，C为直流侧的每个分压电容电容值，UC1和UC4为直流侧串联的第一个分压电容和第四个分压电容两端电压实测值，id、iq为三相电流iA、iB、iC在d、q轴上分量，Ued、Ueq为电网侧电压在d、q轴上分量，Sd1、Sq1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程启明，李涛，孙伟莎，陈路，程尹曼，魏霖，沈磊，王玉娇，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31