三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法及系统技术方案

本发明专利技术属于三电平逆变电路领域，公开了一种三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法及系统，包括获取第一电容的电压和第二电容的电压；当第一电容的电压和第二电容的电压的差值为正时，关闭与第二电容直接连接的开关管，根据第一电容的电压和第二电容的电压的差值计算第一占空比，并根据第一占空比开通与第一电容直接连接的开关管；当第一电容的电压和第二电容的电压的差值为负时，关闭与第一电容直接连接的开关管；根据第二电容的电压和第一电容的电压的差值计算第二占空比，并根据第二占空比通与第二电容直接连接的开关管。第一电容直接连接的开关管与第二电容直接连接的开关管独立控制，解决平衡电路在轻载时的电流较大及发热严重的问题。

【技术实现步骤摘要】
三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法及系统
本专利技术属于三电平逆变电路领域，涉及一种三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法及系统。
技术介绍
三电平逆变电路由于直流侧电容直接连接，存在电容电压不一致的问题，所以需要通过一定措施维持电压均衡。常用的方法包括调整发波方式、增加平衡电路等方法。其中，调整发波方式在三相四线制电路中由于三维空间中电压矢量的复杂而无法使用。增加平衡电路方法虽然能够实现电容电压均衡，但常规平衡电路控制方法存在轻载时平衡电路电流和满载时接近的问题，导致轻载时平衡电路发热严重、效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中平衡电路发热严重、效率较低的缺点，提供一种三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法及系统。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术一方面，一种三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法，所述三电平逆变电路直流侧串联电容包括第一电容和第二电容；所述电压平衡方法包括以下步骤：获取第一电容的电压和第二电容的电压；当第一电容的电压和第二电容的电压的差值为正时，关闭与第二电容直接连接的开关管，根据第一电容的电压和第二电容的电压的差值计算第一占空比，并根据第一占空比开通与第一电容直接连接的开关管；当第一电容的电压和第二电容的电压的差值为负时，关闭与第一电容直接连接的开关管；根据第二电容的电压和第一电容的电压的差值计算第二占空比，并根据第二占空比通与第二电容直接连接的开关管。<br>本专利技术三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法进一步的改进在于：所述获取第一电容的电压和第二电容的电压的具体方法为：依次经过分压电路、运算电路和限幅电路将第一电容的电压和第二电容的电压调节至0～3V后输入DSP控制器；通过DSP控制器采样并读取第一电容的电压和第二电容的电压的AD采样值，并根据分压电路和运算电路的比例系数，得到第一电容的电压和第二电容的电压。所述根据第一电容的电压和第二电容的电压的差值计算第一占空比的具体方法为：将第一电容的电压和第二电容的电压的差值输入PI控制器，通过PI控制器输出第一占空比；所述根据第二电容的电压和第一电容的电压的差值计算第二占空比的具体方法为：将第二电容的电压和第一电容的电压的差值输入PI控制器，通过PI控制器输出第一占空比。将第一电容的电压和第二电容的电压的差值输入PI控制器，通过式(1)，PI控制器得到并输出第一占空比；D＝Kp×Δe+Ki×∫Δedt其中，D为第一占空比，Kp为比例系数，Δe为第一电容的电压和第二电容的电压的差值，Ki为积分系数；将第二电容的电压和第一电容的电压的差值输入PI控制器，通过式(2)，PI控制器得到并输出第二占空比；D′＝Kp×Δe′+Ki×∫Δedt其中，D′为第二占空比，Δe′为第二电容的电压和第一电容的电压的差值。本专利技术再一方面，一种三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡系统，所述三电平逆变电路直流侧串联电容包括第一电容和第二电容；所述电压平衡系统包括：电压获取单元，与第一电容和第二电容均连接，用于获取第一电容的电压和第二电容的电压；占空比计算单元，与电压获取单元连接，用于根据第一电容的电压和第二电容的电压的差值计算占空比；以及开关管控制器，与占空比计算单元、第一电容直接连接的开关管以及第二电容直接连接的开关管均连接，用于当第一电容的电压和第二电容的电压的差值为正时，按照占空比打开与第一电容直接连接的开关管，关闭与第二电容直接连接的开关管；当第一电容的电压和第二电容的电压的差值为负时，按照占空比打开与第二电容直接连接的开关管，关闭与第一电容直接连接的开关管。本专利技术三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡系统进一步的改进在于：所述电压获取单元包括依次连接的分压电路、运算电路、限幅电路和DSP控制器，分压电路与第一电容和第二电容均连接，DSP控制器用于采样并读取第一电容的电压和第二电容的电压的AD采样值，并根据分压电路和运算电路的比例系数，得到第一电容的电压和第二电容的电压。所述占空比计算单元为PI控制器。所述开关管控制器为栅极驱动器。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法，通过获取第一电容的电压和第二电容的电压，并将与第二电容直接连接的开关管和与第一电容直接连接的开关管独立控制，根据第一电容的电压和第二电容的电压的差值，确定别与第一电容直接连接的开关管和第二电容直接连接的开关管的占空比，进而实现第一电容的电压和第二电容的电压的平衡。本电压平衡方法中不需要用到直流侧电流，与第一电容直接连接的开关管和与第二电容直接连接的开关管独立工作，空载或轻载时，电流处于断续状态，与第一电容直接连接的开关管或二第一电容直接连接的开关管的占空比也较小，电感电流纹波小，电感发热少，仅开通非常小的占空比(<0.1)即可达到第一电容的电压和第二电容的电压相平衡的效果，有效减小轻载时电路电流，避免轻载时平衡电路发热严重。附图说明图1为三电平逆变电路的一相电路拓扑图；图2为本专利技术实施例的电压平衡方法流程示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参见图1和2，本专利技术一个实施例中，公开了一种三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法，所述三电平逆变电路直流侧串联电容包括第一电容C1和第二电容C2；所述电压平衡方法包括以下步骤，其中，本实施例中仅以一相电路为例，其余相电路的开关管的控制方法与之相同。获取第一电容C1的电压和第二电容C2的电压；当第一电容C1的电压和第二电容C2的电压的差值为正时，关闭与第二电容C2直接连接的第二开关管Q2，根据第一电容C1的电压和第二电容C2的电压的差值计算第一占空比，并根据第一占空比开通与第一电容C1直接连接的第一开关管Q1；当第一电容C1的电压和第二电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法，其特征在于，所述三电平逆变电路直流侧串联电容包括第一电容和第二电容；/n所述电压平衡方法包括以下步骤：/n获取第一电容的电压和第二电容的电压；/n当第一电容的电压和第二电容的电压的差值为正时，关闭与第二电容直接连接的开关管，根据第一电容的电压和第二电容的电压的差值计算第一占空比，并根据第一占空比开通与第一电容直接连接的开关管；/n当第一电容的电压和第二电容的电压的差值为负时，关闭与第一电容直接连接的开关管；根据第二电容的电压和第一电容的电压的差值计算第二占空比，并根据第二占空比通与第二电容直接连接的开关管。/n

【技术特征摘要】
1.一种三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法，其特征在于，所述三电平逆变电路直流侧串联电容包括第一电容和第二电容；
所述电压平衡方法包括以下步骤：
获取第一电容的电压和第二电容的电压；
当第一电容的电压和第二电容的电压的差值为正时，关闭与第二电容直接连接的开关管，根据第一电容的电压和第二电容的电压的差值计算第一占空比，并根据第一占空比开通与第一电容直接连接的开关管；
当第一电容的电压和第二电容的电压的差值为负时，关闭与第一电容直接连接的开关管；根据第二电容的电压和第一电容的电压的差值计算第二占空比，并根据第二占空比通与第二电容直接连接的开关管。


2.根据权利要求1所述的三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法，其特征在于，所述获取第一电容的电压和第二电容的电压的具体方法为：
依次经过分压电路、运算电路和限幅电路将第一电容的电压和第二电容的电压调节至0～3V后输入DSP控制器；通过DSP控制器采样并读取第一电容的电压和第二电容的电压的AD采样值，并根据分压电路和运算电路的比例系数，得到第一电容的电压和第二电容的电压。


3.根据权利要求1所述的三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法，其特征在于，所述根据第一电容的电压和第二电容的电压的差值计算第一占空比的具体方法为：将第一电容的电压和第二电容的电压的差值输入PI控制器，通过PI控制器输出第一占空比；
所述根据第二电容的电压和第一电容的电压的差值计算第二占空比的具体方法为：将第二电容的电压和第一电容的电压的差值输入PI控制器，通过PI控制器输出第一占空比。


4.根据权利要求3所述的三电平逆变电路直流侧串联电容的电压平衡方法，其特征在于，将第一电容的电压和第二电容的电压的差值输入PI控制器，通过式(1)，PI控制器得到并输出第一占空比；
D＝Kp×Δe+Ki×∫Δedt
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【专利技术属性】
技术研发人员：沈敏泉，
申请(专利权)人：西安班特利奥能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61