【技术实现步骤摘要】
一种三电平电机变频器中点电量偏差抑制方法
[0001]本专利技术涉及三电平
NPC
电机变频器传动
，尤其是一种三电平电机变频器中点电量偏差抑制方法
。
技术介绍
[0002]作为现代工业的核心设备，三相交流电机在传动
、
发电领域都有着广泛的应用
。
随着社会工业的快速发展，电机的功率等级越来越大
。
产业竞争加剧更是加速推动了高速电机的发展应用
。
[0003]目前行业主流的大功率电机大多采用中压路线，而受限于
IGBT
等功率器件最大反偏电压
(Vces)
的限制，用于控制电机的变频器往往采用中点钳位型三电平
(
下称
3L
‑
NPC)
方案，如图1所示，
3L
‑
NPC
变频器利用
IGBT
串联分压特性，适用于中压电机控制
。
但在这种拓扑应用时，常规的
PWM
控制不可避免地会带来中点电位波动的问题，给设备安全稳定运行带来巨大挑战
。
如何实现正负母线均压控制
(
即中点电位平衡控制
)
，成为阻碍产品落地的一项技术难点
。
[0004]为了解决这一问题，国内外学者们提出了无零矢量发波控制
、
零序分量注入法等相关
PWM
调制策略
。
无零...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种三电平电机变频器中点电量偏差抑制方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：
(1)
根据变频器机侧调制度以及预测变频器机侧三相电流的大小，结合当前正负母线电压偏差预测下一个开关周期中间点电量偏差值即预测偏差电量
Q
；
(2)
在变频器网侧三相电流中取电流中间值对应的相作为第一作用相，结合第一作用相的电流大小，计算移除预测偏差电量
Q
所需第一作用相的“O”状态可调占空比
d1；
(3)
判断第一作用相是否能够有效消除预测偏差电量
Q
，即第一作用相的“O”状态可调占空比
d1是否超过其最大“O”状态可调占空比
d
mid
‑
max
：若满足
0≤d1≤d
mid
‑
max
，则满足消除条件，进入步骤
(5)
，否则，设定
d1＝
d
mid
‑
max
或
d1＝0，相应的第一作用相可移除的电量为
Δ
Q1；继续选择第二作用相，在变频器网侧三相电流中取电流最小值对应的相作为第二作用相，结合第二作用相的电流大小，计算移除剩余预测偏差电量
Δ
Q2所需第二作用相的“0”状态可调占空比
d2，
Δ
Q2＝
Q
‑
Δ
Q1；
(4)
判断第二作用相是否能够有效消除剩余预测偏差电量
Δ
Q2，若计算出第二作用相的“O”状态可调占空比
d2≥0
，则满足消除条件，进入步骤
(5)
；若
d2＜0，则设定
d2＝0；计算第一作用相和第二作用相均取极限值时“O”状态可调占空比工况下移除预测偏差电量
Q
所需要的时间，调节变频器网侧开关频率，增加开关作用时间
Δ
Ts
，以满足电量偏差消除；
(5)
对变频器网侧
DMPWM
调制模型进行改进，得到改进后的
DMPWM
模型即
QE
‑
DMPWM
模型，将第一作用相的“O”状态可调占空比
d1、
第二作用相的“O”状态可调占空比
d2输入
QE
‑
DMPWM
模型，并调节网侧开关频率增量值，得到一组新的
PWM
输出波形
。2.
根据权利要求1所述的三电平电机变频器中点电量偏差抑制方法，其特征在于：所述步骤
(1)
具体包括以下步骤：
(1a)
定义电机变频器机侧电流流入母线方向为正方向；
(1b)
以
k
‑1时刻为基准，预测变频器机侧
x
相下一个开关周期各相的电流大小
i
x
(k)
及其对应的“O”状态占空比
d
x0
(k)
；
(1c)
计算下个开关周期机侧功率模组单元流入母线中点的平均电流
i
m0
(k)
＝
i
u
(k)d
u0
(k)+i
v
(k)d
v0
(k)+i
w
(k)d
w0
(k)
；式中
i
u
(k)、i
v
(k)、i
w
(k)
分别表示检测到的变频器机侧
U、V、W
三相电流瞬时值大小，
d
u0
(k)、d
v0
(k)、d
w0
(k)
分别表示计算得到的机侧
U、V、W
三相电流“O”状态占空比大小；
(1d)
预测当机侧开关周期为
T
m
时，下一个产生电压偏差的电量大小
Q1＝
i
m0
(k)*T
m
；
(1e)
结合测得的当前电压偏差量
Δ
U2＝
U
‑
‑
U
+
，式中
U
‑
、U
+
分别表示检测到的直流负母线
、
正母线电压大小，计算出对应的母线中点多余电量
Q2＝
Δ
U2*C
，其中
C
表示半母线电容容值；
(1f)
对应的下一个开关周期中间点电量偏差值即预测偏差电量
Q
＝
Q1+Q2。3.
根据权利要求1所述的三电平电机变频器中点电量偏差抑制方法，其特征在于：所述步骤
(2)
具体包括以下步骤：
(2a)
定义电机变频器网侧电流流出母线方向为正方向，网侧开关周期为
T
s
，网侧功率模组单元流出中性点的平均电流
i
s0
(k)
＝
i
a
(k)d
a0
(k)+i
b
(k)d
b0
(k)+i
c
(k)d
c0
(k)
，式中
i
a
(k)、i
b
(k)、i
c
(k)
分别表示检测到的变频器网侧
A、B、C
三相电流瞬时值大小，
d
a0
(k)、d
b0
(k)、d
c0
(k)
分别表示使得
i
s0
(k)
＝0时的网侧
A、B、C
三相电流“0”状态占空比大小；
(2b)
若预测偏差电量
Q≥0
：选取网侧三相电流大小为中间值对应相作为第一作用相，其电流大小
I1＝
i
mid
＝
mib(ia
，
ib
，
ic)
，
i
mid
表示检测到的第一作用相电流值，对应的“0”原始状态占空比为
d
mid0
，可调占空比为
Δ
d
mid0
，调整后的占空比
d1＝
d
mid0
+
Δ
d
mid0
，根据
DMPWM
理论，
0≤d1≤d
mid
‑
max
，其中
d
mid
‑
max
为最大“O”状态可调占空比；当
I1＞0时，将第一作用相对应的“O”状态占空比增大
Δ
d
mid0
，使得
I1*
Δ
d
mid0
*T
s
＝
Q
，若
Δ
d
mid0
+d
mid0
≥d
mid
‑
max
，则取
Δ
d
mid0
＝
d
mid
‑
max
‑
d
mid0
；当
i
mid
＜0时，第一作用相对应的“O”状态占空比减小
Δ
d
mid0
，使得
‑
I1*
Δ
d
mid0
*T
s
＝
Q
，若
‑
Δ
d
mid0
+d
mid0
≤0
，则取
Δ
d
mid0
＝
d
mid0
；当
i
mid
＝0...
【专利技术属性】
技术研发人员：高理富，刘孟伟，江曼，曹会彬，孙玉香，王大庆，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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