一种二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法，二级式三电平逆变器前级采用三电平DC/DC变换器，后级采用二极管嵌位式三电平逆变器，所述方法包括：采用SVPWM调制策略，确定三电平逆变器的空间矢量作用序列；结合空间矢量作用序列，计算三电平逆变器的中线电流；计算三电平逆变器流出中线的电荷量；计算三电平DC/DC的中点补偿电荷量；对三电平DC/DC的工作模式进行划分；获得三电平DC/DC与三电平逆变器的中点平衡协调控制策略。本发明专利技术基于电荷守恒的二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法，结合具体调制策略，定量计算三电平逆变器补偿电荷量和前级三电平DC/DC补偿电荷量，使得最终注入直流中点的负荷为零，实现中点电位平衡控制。

【技术实现步骤摘要】
一种二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法
本专利技术涉及一种三电平逆变器中点电位平衡方法，具体为基于电荷守恒的二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法。
技术介绍
随着光伏、风力、电动汽车、储能等新能源产业的快速发展，人们对作为新能源接口的逆变器提出了更高的要求，如：期望它在宽电压输入、宽功率输入范围内都能正常工作，能适应高压大容量的场合，具有高功率密度、高效率、高可靠性等。相较于单级式逆变器而言，二级式逆变器具有更宽的输入电压范围和功率追踪范围，能更好地适应新能源出力间歇性等特点。相较于二电平逆变器而言，三电平逆变器具有容量大、输出波形质量高、开关管电压应力低、电磁干扰低等特点。因此，综合上述优势的二级式三电平逆变器得到了越来越广泛的应用。对于常见的二极管嵌位式(NPC)三电平逆变器，存在直流中点电位波动的问题，中点电位波动会导致逆变器输出波形畸变、开关管电压应力不一致、开关管寿命缩短等问题。目前解决该问题的方法主要分为两大类：1、通过改进逆变器自身调制策略；2、通过前级三电平DC/DC变换器实现中点电位平衡控制。对于载波调制策略，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法，其特征在于，所述二级式三电平逆变器前级采用三电平DC/DC变换器，后级采用二极管嵌位式三电平逆变器，所述协调控制方法具体包括如下步骤：/n步骤(1)、采用SVPWM调制策略，确定三电平逆变器的空间矢量作用序列；/n步骤(2)、结合空间矢量作用序列，计算三电平逆变器的中线电流；/n步骤(3)、计算三电平逆变器流出中线的电荷量；/n步骤(4)、计算三电平DC/DC的中点补偿电荷量；/n步骤(5)、对三电平DC/DC的工作模式进行划分；/n步骤(6)、获得三电平DC/DC与三电平逆变器的中点平衡协调控制策略：根据计算的三电平DC/DC中点补偿电荷量，结...

【技术特征摘要】
1.一种二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法，其特征在于，所述二级式三电平逆变器前级采用三电平DC/DC变换器，后级采用二极管嵌位式三电平逆变器，所述协调控制方法具体包括如下步骤：
步骤(1)、采用SVPWM调制策略，确定三电平逆变器的空间矢量作用序列；
步骤(2)、结合空间矢量作用序列，计算三电平逆变器的中线电流；
步骤(3)、计算三电平逆变器流出中线的电荷量；
步骤(4)、计算三电平DC/DC的中点补偿电荷量；
步骤(5)、对三电平DC/DC的工作模式进行划分；
步骤(6)、获得三电平DC/DC与三电平逆变器的中点平衡协调控制策略：根据计算的三电平DC/DC中点补偿电荷量，结合三电平DC/DC输入电流变化规律，定量推导占空比调节量Δd的表达式，通过调整三电平DC/DC上下开关管的占空比调节量Δd大小，进而控制补偿电荷量大小，补偿掉三电平逆变器无法补偿的电荷量，从而实现中点电位精准平衡控制。


2.根据权利要求1所述的一种二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法，其特征在于，所述三电平逆变器三相共有33＝27种开关状态，对应27个基本空间矢量，考虑矢量冗余，共有19个独立基本空间矢量，包含3个零矢量、6个小矢量、6个中矢量和6个大矢量，形成的空间矢量平面分为S1～S6个扇区，每个扇区又细分分为T1～T6共6个小区域。


3.根据权利要求2所述的一种二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中结合空间矢量作用序列，计算三电平逆变器的中线电流具体为：
三电平逆变器连续型空间矢量调制所用的开关矢量序列中，以扇区S1为例，由于只有当某相电平状态为O时，该相电流才流经逆变器中线，记Sx＝1，0，-1分别代表x相P，O，N状态，x＝a，b，c，则取流出中点为正向，逆变器中线电流io2表示为：
i02＝(1-|Sa|)ia+(1-|Sb|)ib+(1-|Sc|)ic
式中ia、ib、ic为逆变器输出的三相电流，|Sx|表示对Sx取绝对值。


4.根据权利要求3所述的一种二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中计算三电平逆变器流出中线的电荷量具体为：
求出扇区S1中不同区域在一个开关周期内流出逆变器中线电荷量Q2大小：



式中，Ts表示逆变器控制周期，T1、T2、T3为基本矢量作用时间，k为冗余小矢量调节因子，式子右边由上到下依次为扇区S1中区域1～6对应的电荷量Q2表达式。


5.根据权利要求4所述的一种二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中计算三电平DC/DC的中点补偿电荷量具体为：
根据基尔霍夫电流定律，得到中线电流io1、io2与中点电压Uo关系为：



式中，Udc为逆变器直流电压，Uo为直流中点电位，并假定直流电容C1＝C2＝C；
对上式在一个开关周期Ts内求积分，可求得DC/DC变换器需要补偿的电荷量Q1为：



式中，当三电平逆变器能够进行全补偿时，Q1为0，否则需要用三电平DC/DC变换器予以补偿。


6.根据权利要求5所述的一种二级式三电平逆变器中点电位协调控制方法，其特征在于，所述步骤(5)中对三电平DC/DC的工作模式进行划分具体为：
三电平DC/DC变换器包...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯兴明，周宇，王胜，戴云峰，赵峰，周昕，陈伟，李正佳，孙大军，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司，苏州华天国科电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32