交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法及系统，通过将中点电压平衡控制量等量分配到至少一台交错并联三电平变换器中桥臂间并联的第一三相变换器和第二三相变换，以及将零序环流控制输出等量且反向的分配到第一三相变换器和第二三相变换，并在此基础上修正注入的零序电压的幅值，可保证零序环流和中点平衡的协调控制，对于变换器并联的发展具有重要的意义。并联的发展具有重要的意义。并联的发展具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法及系统。

技术介绍

[0002]储能及微网等大功率应用场合对电源容量的要求不断提高，单台变换器受限于开关器件的电压及电流等级，容量难以做大，因此变换器并联成为扩大容量的一种常用方法。变换器并联可以分为模块间并联和桥臂间并联，模块间并联虽然扩容简单，但是增加了系统的体积和成本。与模块间并联相比，桥臂间并联可以增加单台模块的容量，从而在同等容量下，可降低系统的体积和成本。
[0003]目前，桥臂间并联的三电平变换器的拓扑特点如下：(1)三电平变换器共交直流母线并联时，在变换器内部存在零序环流通路，零序环流若不抑制，会导致三相并联桥臂电流不均衡，电流波形畸变，流过开关管的电流不同，减小开关管使用寿命。(2)三电平变换器必须保持中点平衡，否则会引起输出电流波形畸变。
[0004]现有的三电平SPWM(Sinusoidal Pulse Width ModulaTIon,正弦脉冲宽度调制)控制策略很难兼顾中点平衡与环流抑制，尤其两者相互耦合，更是增加了控制难度。
[0005]因此，需要对现有技术进行改进。
[0006]以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法及系统，以解决现有技术的不足。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法，应用于至少一台交错并联三电平变换器，所述交错并联三电平变换器包括桥臂间并联的第一三相变换器和第二三相变换器，所述方法包括：
[0010]采集所述第一三相变换器的三相电流ia、ib、ic、上母线电容电压U
dc1
和下母线电容电压U
dc2
；
[0011]计算中点电压偏差为零时需要注入的零序电压u
z_np
；
[0012]令一个周期内流入中点的电荷限幅值为Q
limit
,模值为CΔU
limit
，并计算此工况下允许注入的零序偏差范围u
z_min
和u
z_max
；
[0013]通过零序环流控制器得到注入所述第一三相变换器的零序电压u
z_zs
和环流大小相等但方向相反的所述第二三相变换器的零序电压
‑
u
z_zs
；
[0014]分别计算得到所述第一三相变换器的零序注入电压U
z1
和所述第二三相变换器的零序注入电压U
z2
；
[0015]对U
z1
和U
z2
进行限幅；
[0016]将限幅后的U
z1
叠加到所述第一三相变换器调制波输出U
a1*
、U
b1*
和U
c1*
上，以及将限幅后的U
z2
叠加到所述第二三相变换器调制波输U
a2*
、U
b2*
和U
c2*
上。
[0017]进一步地，所述交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法中，所述计算中点电压偏差为零时需要注入的零序电压u
z_np
的步骤包括：
[0018]根据以下公式计算中点电压偏差为零时需要注入的零序电压u
z_np
：
[0019][0020]其中，C为上、下组电容的容值，f
s
为开关频率，i
npav
为中点平均电流，i
npo
为注入零序电压后的中点电流。
[0021]进一步地，所述交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法中，所述令一个周期内流入中点的电荷限幅值为Q
limit
,模值为CΔU
limit
，并计算此工况下允许注入的零序偏差范围u
z_min
和u
z_max
的步骤包括：
[0022]令一个周期内流入中点的电荷限幅值为Q
limit
,模值为CΔU
limit
，并根据以下公式计算此工况下允许注入的零序偏差范围u
z_min
和u
z_max
：
[0023][0024]其中，u
z
为叠加的零序分量，u
z
的幅值存在一个最大值和最小值，分别为u
z_min
和u
z_max
。
[0025]进一步地，所述交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法中，所述分别计算得到所述第一三相变换器的零序注入电压U
z1
和所述第二三相变换器的零序注入电压U
z2
的步骤包括：
[0026]根据以下公式分别计算得到所述第一三相变换器的零序注入电压U
z1
和所述第二三相变换器的零序注入电压U
z2
：
[0027][0028]进一步地，所述交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法中，所述对U
z1
和U
z2
进行限幅的步骤包括：
[0029]根据以下公式对U
z1
和U
z2
进行限幅：
[0030]u
z_min
＜u
z1
,u
z2
＜u
z_max
。
[0031]第二方面，本专利技术提供一种交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制系统，应用于至少一台交错并联三电平变换器，所述交错并联三电平变换器包括桥臂间并联的第一三相变换器和第二三相变换器，所述系统包括：
[0032]电信号采集模块，用于采集所述第一三相变换器的三相电流ia、ib、ic、上母线电容电压U
dc1
和下母线电容电压U
dc2
；
[0033]第一计算模块，用于计算中点电压偏差为零时需要注入的零序电压u
z_np
；
[0034]第二计算模块，用于令一个周期内流入中点的电荷限幅值为Q
limit
,模值为CΔU
limit
，并计算此工况下允许注入的零序偏差范围u
z_min
和u
z_max
；
[0035]电压获得模块，用于通过零序环流控制器得到注入所述第一三相变换器的零序电压u
z_zs
和环流大小相等但方向相反的所述第二三相变换器的零序电压
‑
u
z_zs
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法，应用于至少一台交错并联三电平变换器，所述交错并联三电平变换器包括桥臂间并联的第一三相变换器和第二三相变换器，其特征在于，所述方法包括：采集所述第一三相变换器的三相电流ia、ib、ic、上母线电容电压U
dc1
和下母线电容电压U
dc2
；计算中点电压偏差为零时需要注入的零序电压u
z_np
；令一个周期内流入中点的电荷限幅值为Q
limit
,模值为CΔU
limit
，并计算此工况下允许注入的零序偏差范围u
z_min
和u
z_max
；通过零序环流控制器得到注入所述第一三相变换器的零序电压u
z_zs
和环流大小相等但方向相反的所述第二三相变换器的零序电压
‑
u
z_zs
；分别计算得到所述第一三相变换器的零序注入电压U
z1
和所述第二三相变换器的零序注入电压U
z2
；对U
z1
和U
z2
进行限幅；将限幅后的U
z1
叠加到所述第一三相变换器调制波输出U
a1*
、U
b1*
和U
c1*
上，以及将限幅后的U
z2
叠加到所述第二三相变换器调制波输U
a2*
、U
b2*
和U
c2*
上。2.根据权利要求1所述的交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法，其特征在于，所述计算中点电压偏差为零时需要注入的零序电压u
z_np
的步骤包括：根据以下公式计算中点电压偏差为零时需要注入的零序电压u
z_np
：其中，C为上、下组电容的容值，f
s
为开关频率，i
npav
为中点平均电流，i
npo
为注入零序电压后的中点电流。3.根据权利要求2所述的交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法，其特征在于，所述令一个周期内流入中点的电荷限幅值为Q
limit
,模值为CΔU
limit
，并计算此工况下允许注入的零序偏差范围u
z_min
和u
z_max
的步骤包括：令一个周期内流入中点的电荷限幅值为Q
limit
,模值为CΔU
limit
，并根据以下公式计算此工况下允许注入的零序偏差范围u
z_min
和u
z_max
：其中，u
z
为叠加的零序分量，u
z
的幅值存在一个最大值和最小值，分别为u
z_min
和u
z_max
。4.根据权利要求3所述的交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法，其特征在于，所述分别计算得到所述第一三相变换器的零序注入电压U
z1
和所述第二三相变换器的零序注入电压U
z2
的步骤包括：根据以下公式分别计算得到所述第一三相变换器的零序注入电压U
z1
和所述第二三相变换器的零序注入电压U
z2
：
5.根据权利要求4所述的交错并联三电平变换器中点平衡和环流控制方法，其特征在于，所述对U
z1
和U
z2
进行限幅的步骤包括：根据以下公式对U
z1
和U
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝辉，雷伟，程启建，马超群，刘乐陶，
申请(专利权)人：易事特储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：