一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开的一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法及系统，包括：采样LCCL型简化三电平逆变器输出侧三相电流、直流侧两个电容的电压；将获取的输出侧三相电流送入固定时间调节器，获得P型/N型小矢量占空比第一分配因子，将直流侧两个电容的电压送入误差处理单元和比例调节器，获得P型/N型小矢量占空比第二分配因子，将第一分配因子和第二分配因子相加，获得总分配因子；通过总分配因子对基本电压矢量中小矢量的占空比进行分配，获得P型和N型小矢量的占空比；利用P型和N型小矢量的占空比及基本电压矢量中除小矢量外其余矢量的占空比，设计开关序列。本发明专利技术方法能有效抑制共模谐振电流，保证中点电压平衡，进而提高系统运行可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子功率变换
，尤其涉及一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]三电平逆变器(Three
‑
Level Inverter)具有功率开关管电压应力低、输出波形质量高、滤波器体积小等明显优势，在可再生能源发电、复合储能、电能质量治理等领域应用广泛。二极管箝位型(Diode Clamped)和T型(T
‑
Type)三电平逆变器是最为常用的两种三电平逆变器拓扑，但两者需采用数量较多的功率开关管，不可避免地增加了系统成本和体积。
[0004]为进一步减少功率开关管数量、降低系统体积和成本，新西兰奥克兰理工大学学者Tung Ngo等提出了简化型(Simplified Neutral
‑
Point Clamped,SNPC)三电平逆变器拓扑，其包含十个功率开关管，数量较传统T型三电平逆变器拓扑进一步减少，且无需采用箝位二极管。
[0005]然而，功率器件自身固有的高频开关动作引发共模电压问题，进一步产生共模漏电流，不可避免地导致输出电流畸变，增加功率损耗和共模电磁干扰，甚至威胁人身安全。
[0006]LCCL滤波器是破解共模漏电流难题的一种方案，其将交流滤波电容拆分为两部分，容量较小的一组电容器公共点连接至直流侧中性点，但美中不足是引发共模谐振电流和中点电压不平衡问题。
[0007]专利技术人发现，传统无源阻尼方法虽能在一定程度上抑制共模谐振电流，但增加了系统成本和损耗，降低了系统效率。因此，基于控制方法的共模谐振电流抑制和直流侧中点电压平衡控制方法亟待研究。

技术实现思路

[0008]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法及系统，能有效抑制共模谐振电流，保证中点电压平衡，进而提高系统运行可靠性。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]第一方面，提出了一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法，包括：
[0011]采样LCCL型简化三电平逆变器输出侧三相电流、直流侧两个电容的电压；
[0012]将获取的输出侧三相电流送入固定时间调节器，获得P型/N型小矢量占空比第一分配因子，将直流侧两个电容的电压送入误差处理单元和比例调节器，获得P型/N型小矢量占空比第二分配因子，将第一分配因子和第二分配因子相加，获得总分配因子；
[0013]通过总分配因子对基本电压矢量中小矢量的占空比进行分配，获得P型和N型小矢量的占空比；利用P型和N型小矢量的占空比及基本电压矢量中除小矢量外其余矢量的占空比，设计开关序列。
[0014]进一步的，对总分配因子进行限幅处理，将总分配因子的取值限制在
‑
1到1之间。
[0015]进一步的，固定时间调节器为：
[0016]Δζ1＝k1·
sig(i
a1
+i
b1
+i
c1
)
λ
+k2·
sig(i
a1
+i
b1
+i
c1
)
μ
[0017]其中，i
a1
、i
b1
、i
c1
表示输出侧三相电流，k1、k2、λ、μ为固定时间调节器的参数，且k1、k2均大于0，0<λ<1，μ>1；sig[e(t)]λ
＝sgn[e(t)]λ
·
|e(t)|
λ
，sgn为符号函数。
[0018]进一步的，误差处理单元和比例调节器为：
[0019][0020]其中，k
p,np
为比例调节器的参数；V
C1
、V
C2
为直流侧两个电容的电压；ΔV
C12
为预设的电容电压偏差阈值。
[0021]进一步的，基于参考电压矢量所在扇区和区域，列写伏秒平衡方程，对伏秒平衡方程进行求解，获得基本电压矢量的占空比。
[0022]进一步的，每个扇区包括两个区域，分别为区域
①
和区域
②
，区域
①
的基本电压矢量包括两个大矢量和两对小矢量；区域
②
的基本电压矢量包括零矢量和两对小矢量；
[0023]当参考电压矢量位于扇区1内的区域
①
时，两个大矢量和两对小矢量的占空比为：
[0024][0025][0026][0027][0028][0029]其中，V
r
为参考电压矢量，V
rg
和V
rh
分别为参考电压矢量的g轴和h轴分量，V
dc
为直流母线电压，d
L1
、d
L2
、d
S1
和d
S2
分别为大矢量[PNN]、大矢量[PPN]、小矢量[POO]/[ONN]、小矢量[PPO]/[OON]的占空比，β为小矢量占空比分配因子，d
s12
为小矢量[POO]/[ONN]和[PPO]/[OON]的占空比之和；
[0030]当参考电压矢量位于扇区1内的区域
②
时，两个大矢量和两对小矢量的占空比为：
[0031][0032]其中，V
r
为参考电压矢量，V
rg
和V
rh
分别为参考电压矢量的g轴和h轴分量，V
dc
为直流母线电压；d
S1
、d
S2
和d
Z
分别为小矢量[POO]/[ONN]、小矢量[PPO]/[OON]和零矢量[OOO]的占空比。
[0033]进一步的，通过总分配因子对基本电压矢量中小矢量的占空比进行分配，获得的P型和N型小矢量的占空比为：
[0034][0035]其中，Δζ1+Δζ2为总分配因子，Δζ1为第一分配因子，Δζ2为第二分配因子，d
S1
和d
S2
分别为小矢量[POO]/[ONN]、小矢量[PPO]/[OON]的占空比，d
7p
、d
7n
、d
8p
和d
8n
分别为V
7p
[POO]、V
7n
[ONN]、V
8p
[PPO]和V
8n
[OON]的占空比。
[0036]第二方面，提出了一种LCCL型简化三电平逆变器的控制系统，包括：
[0037]数据采样模块，用于获得LCCL型简化三电平逆变器输出侧三相电流、直流侧两个电容的电压；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法，其特征在于，包括：采样LCCL型简化三电平逆变器输出侧三相电流、直流侧两个电容的电压；将获取的输出侧三相电流送入固定时间调节器，获得P型/N型小矢量占空比第一分配因子，将直流侧两个电容的电压送入误差处理单元和比例调节器，获得P型/N型小矢量占空比第二分配因子，将第一分配因子和第二分配因子相加，获得总分配因子；通过总分配因子对基本电压矢量中小矢量的占空比进行分配，获得P型和N型小矢量的占空比；利用P型和N型小矢量的占空比及基本电压矢量中除小矢量外其余矢量的占空比，设计开关序列。2.如权利要求1所述的一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法，其特征在于，对总分配因子进行限幅处理，将总分配因子的取值限制在
‑
1到1之间。3.如权利要求1所述的一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法，其特征在于，固定时间调节器为：Δζ1＝k1·
sig(i
a1
+i
b1
+i
c1
)
λ
+k2·
sig(i
a1
+i
b1
+i
c1
)
μ
其中，i
a1
、i
b1
、i
c1
表示输出侧三相电流，k1、k2、λ、μ为固定时间调节器的参数，且k1、k2均大于0，0&lt;λ&lt;1，μ&gt;1；sig[e(t)]
λ
＝sgn[e(t)]
λ
·
|e(t)|
λ
，sgn为符号函数。4.如权利要求1所述的一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法，其特征在于，误差处理单元和比例调节器为：其中，k
p,np
为比例调节器的参数；V
C1
、V
C2
为直流侧两个电容的电压；ΔV
C12
为预设的电容电压偏差阈值。5.如权利要求1所述的一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法，其特征在于，基于参考电压矢量所在扇区和区域，列写伏秒平衡方程，对伏秒平衡方程进行求解，获得基本电压矢量的占空比。6.如权利要求1所述的一种LCCL型简化三电平逆变器的控制方法，其特征在于，每个扇区包括两个区域，分别为区域
①
和区域
②
，区域
①
的基本电压矢量包括两个大矢量和两对小矢量；区域
②
的基本电压矢量包括零矢量和两对小矢量；当参考电压矢量位于扇区1内的区域
①
时，两个大矢量和两对小矢量的占空比为：
其中，V
r
为参考电压矢量，V
rg
和V
rh
分别为参考电压矢量的g轴和h轴分量，V
dc
...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦昌伟，李晓艳，褚志元，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：