用于抑制三电平逆变器中点电位飘移的控制器制造技术

一种用于抑制三电平逆变器中点电位飘移的控制器，控制器包括矢量分区判断模块、基本矢量占空比计算模块、中点电位平衡控制模块以及ＰＷＭ开关信号输出模块，该控制器的输入信号包括调制度和频率，该控制器的输出信号包括六对ＰＷＭ开关控制信号，该中点电位平衡控制模块是在每个ＰＷＭ周期，根据实时相电流大小和方向的测量值，计算平衡分配系数并分配两个冗余小矢量的各自作用时间，来对一中矢量的作用进行补偿而使中点电位的飘移得到抑制的，该平衡分配系数包括对应于第一个的冗余小矢量的第一平衡分配系数和对应于第二个的冗余小矢量的第二平衡分配系数。可以精确、准确和快速地实现中点电位飘移抑制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机的控制装置，尤其涉及三相电机的逆变器控制。
技术介绍
多电平逆变器由于具有效率高，动态性能好，对电动机产生的谐波较少，适合 高压大容量场合等优点，在高压大容量交流调速领域得到了广泛的应用。其中，二极管 箝位型三电平逆变器为其中一种常用的拓扑结构，但是，这种结构中的中点电位平衡问 题已经越来越受重视。通过分析该拓扑结构的运行原理可知，对中点电位有影响作用的 是基本电压矢量中的冗余小矢量和中矢量。从本质上讲，是由直流分压电容充放电不均 衡造成的，取决于开关模式的选择、负载电流的方向、脉冲的持续时间及直流侧电容大 小等因素。根据空间矢量图可知，由于中矢量没有冗余矢量，所以无法利用中矢量来控 制中点电压，而每个小矢量存在一个冗余矢量，而且这两个小矢量对中点电压的影响恰 恰是相反的，从而可以进一步利用小矢量对中点电压的影响的特点，来抑制三电平逆变 器中点电位飘移，达到控制中点电位平衡的目的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种可以精 确、准确和快速地实现中点电位飘移抑制的控制器。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术手段包括，提出一种用于抑制三电平逆 变器中点电位飘移的控制器，该控制器包括矢量分区判断模块、基本矢量占空比计算模 块、中点电位平衡控制模块以及PWM开关信号输出模块，该控制器的输入信号包括调制 度和频率，该控制器的输出信号包括六对PWM开关控制信号，该中点电位平衡控制模块 是在每个PWM周期，根据实时相电流大小和方向的测量值，计算平衡分配系数并分配两 个冗余小矢量的各自作用时间，来对一中矢量的作用进行补偿而使中点电位的飘移得到 抑制的，该平衡分配系数包括对应于第一个的冗余小矢量的第一平衡分配系数和对应于 第二个的冗余小矢量的第二平衡分配系数。在本专利技术中，该中点电位平衡控制模块是将在当前PWM周期未能完全补偿的中 点电流值叠加到下一 PWM周期，与下一周期产生的中矢量的作用一并被补偿的。在本专利技术中，该中点电位平衡控制模块中的平衡分配系数并分配两个冗余小矢 量的各自作用时间的计算的策略包括第一小矢量正向作用时间=第一平衡分配系数* 第一个冗余小矢量总作用时间，第一小矢量反向作用时间=(1-第一平衡分配系数)*第 一个冗余小矢量总作用时间；第二小矢量正向作用时间=第二平衡分配系数*第二个冗 余小矢量总作用时间，第二小矢量反向作用时间=(1-第二平衡分配系数)*第二个冗余 小矢量总作用时间。在本专利技术中，该中点电位平衡控制模块中的平衡分配系数并分配两个冗余小矢 量的各自作用时间的计算的策略还包括第一种情况在中矢量引起的中点电流的绝对值以及两个冗余小矢量引起的中 点电流的绝对值三者中，该中矢量引起的中点电流的绝对值是最小的，若该第一个冗余 小矢量引起的中点电流是正值，该第一平衡分配系数=偏置调整因子+0.5*中矢量引起的 中点电流的绝对值/(第一个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值+第二个冗余小矢量引 起的中点电流的绝对值)，若该第一个冗余小矢量引起的中点电流是负值，该第一平衡分 配系数=1-偏置调整因子-0.5*中矢量引起的中点电流的绝对值/(第一个冗余小矢量引 起的中点电流的绝对值+第二个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值)，若该第二个冗余 小矢量引起的中点电流是正值时，该第二平衡分配系数=1-偏置调整因子-0.5*中矢量 引起的中点电流的绝对值/(第一个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值+第二个冗余小 矢量引起的中点电流的绝对值)，若该第二个冗余小矢量引起的中点电流是负值，该第二 平衡分配系数=偏置调整因子+0.5*中矢量引起的中点电流的绝对值/(第一个冗余小矢 量引起的中点电流的绝对值+第二个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值)；第二种情况在中矢量引起的中点电流的绝对值以及两个冗余小矢量引起的中 点电流的绝对值三者中，该第一个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值是最小的，若该 第一个冗余小矢量引起的中点电流与中矢量引起的中点电流是同符号的，该第一平衡分 配系数=1，若该第一个冗余小矢量引起的中点电流与中矢量引起的中点电流是反符号 的，该第一平衡分配系数=0，若该第二个冗余小矢量引起的中点电流是正值时，该第 二平衡分配系数=1-偏置调整因子-0.5* (中矢量引起的中点电流的绝对值-第一个冗余 小矢量引起的中点电流的绝对值)/第二个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值，若该第 二个冗余小矢量引起的中点电流是负值，该第二平衡分配系数=偏置调整因子+0.5* (中 矢量引起的中点电流的绝对值-第一个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值)/第二个冗 余小矢量引起的中点电流的绝对值；第三种情况在中矢量引起的中点电流的绝对值以及两个冗余小矢量引起的 中点电流的绝对值三者中，该第二个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值是最小的，若 该第一个冗余小矢量引起的中点电流是正值时，该第一平衡分配系数=偏置调整因子 +0.5* (中矢量引起的中点电流的绝对值-第二个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值)/ 第一个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值，若该第一个冗余小矢量引起的中点电流是 负值，该第二平衡分配系数=1-偏置调整因子_0.5*((中矢量引起的中点电流的绝对 值-第二个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值)/第一个冗余小矢量引起的中点电流的 绝对值，若该第二个冗余小矢量引起的中点电流与中矢量引起的中点电流是同符号的， 该第二平衡分配系数=0，若该第二个冗余小矢量引起的中点电流与中矢量引起的中点电 流是反符号的，该第二平衡分配系数=1 ；第四种情况在中矢量引起的中点电流的绝对值以及两个冗余小矢量引起的中 点电流的绝对值三者中，该两个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值之和小于该中矢量 引起的中点电流的绝对值，若该第一个冗余小矢量引起的中点电流与中矢量引起的中点 电流是同符号的，该第一平衡分配系数=1，若该第一个冗余小矢量引起的中点电流与中 矢量引起的中点电流是反符号的，该第一平衡分配系数=0，若该第二个冗余小矢量引起 的中点电流与中矢量引起的中点电流是同符号的，该第二平衡分配系数=0，若该第二个 冗余小矢量引起的中点电流与中矢量引起的中点电流是反符号的，该第二平衡分配系数其中，该偏置调整因子是用于在出现异常的中点电压时强制地控制中点电压值 的。其中，该偏置调整因子的值为0.5。在本专利技术中，该控制器可以是采用一数字信号处理器实现的。在本专利技术中，该控制器还可包括一中点电压监测控制模块，其与该中点电位平 衡控制模块相连，该中点电压监测控制模块是实时检测中点电位的变化，并在该中点电 位超出一预设的阈值时向该中点电位平衡控制模块发出一控制命令来迫使该中点电位平 衡控制模块采取另外的控制策略或停机处理以保证逆变器系统的可靠性。在本专利技术中，该中点电压监测控制模块包括一滞回比较单元以及一命令发生单 元，该滞回比较单元的输入信号是实际测量得到的中点电压值与理想中点电压值的差 值，该滞回比较单元的输出信号是由该输入的差值和该预设的阈值决定的，该命令发生 单元根据该滞回比较单元的输出信号进行查表后输出该控制命令。在本专利技术中，该滞回比较单元的输出信号是两位数字格式的，能够区别地给出 该差值小于预设的阈值的下限、该差值大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抑制三电平逆变器中点电位飘移的控制器，该控制器包括矢量分区判断模块、基本矢量占空比计算模块、中点电位平衡控制模块以及ＰＷＭ开关信号输出模块，该控制器的输入信号包括调制度和频率，该控制器的输出信号包括六对ＰＷＭ开关控制信号，其特征在于，该中点电位平衡控制模块是在每个ＰＷＭ周期，根据实时相电流大小和方向的测量值，计算平衡分配系数并分配两个冗余小矢量的各自作用时间，来对一中矢量的作用进行补偿而使中点电位的飘移得到抑制的，该平衡分配系数包括对应于第一个的冗余小矢量的第一平衡分配系数和对应于第二个的冗余小矢量的第二平衡分配系数。

【技术特征摘要】
1.一种用于抑制三电平逆变器中点电位飘移的控制器，该控制器包括矢量分区判断 模块、基本矢量占空比计算模块、中点电位平衡控制模块以及PWM开关信号输出模块， 该控制器的输入信号包括调制度和频率，该控制器的输出信号包括六对PWM开关控制信 号，其特征在于，该中点电位平衡控制模块是在每个PWM周期，根据实时相电流大小和 方向的测量值，计算平衡分配系数并分配两个冗余小矢量的各自作用时间，来对一中矢 量的作用进行补偿而使中点电位的飘移得到抑制的，该平衡分配系数包括对应于第一个 的冗余小矢量的第一平衡分配系数和对应于第二个的冗余小矢量的第二平衡分配系数。2.依据权利要求1所述的控制器，其特征在于，该中点电位平衡控制模块是将在当前 PWM周期未能完全补偿的中点电流值叠加到下一 PWM周期，与下一周期产生的中矢量 的作用一并被补偿的。3.依据权利要求1所述的控制器，其特征在于，该中点电位平衡控制模块中的平衡分 配系数并分配两个冗余小矢量的各自作用时间的计算的策略包括第一小矢量正向作用 时间=第一平衡分配系数*第一个冗余小矢量总作用时间，第一小矢量反向作用时间= (1-第一平衡分配系数)*第一个冗余小矢量总作用时间；第二小矢量正向作用时间=第 二平衡分配系数*第二个冗余小矢量总作用时间，第二小矢量反向作用时间=(1-第二平 衡分配系数)*第二个冗余小矢量总作用时间。4.依据权利要求3所述的控制器，其特征在于，该中点电位平衡控制模块中的平衡分 配系数并分配两个冗余小矢量的各自作用时间的计算的策略还包括第一种情况在中矢量引起的中点电流的绝对值以及两个冗余小矢量引起的中点电 流的绝对值三者中，该中矢量引起的中点电流的绝对值是最小的，若该第一个冗余小矢 量引起的中点电流是正值，该第一平衡分配系数=偏置调整因子+0.5*中矢量引起的中点 电流的绝对值/(第一个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值+第二个冗余小矢量引起的 中点电流的绝对值)，若该第一个冗余小矢量引起的中点电流是负值，该第一平衡分配系 数=1-偏置调整因子-0.5*中矢量引起的中点电流的绝对值/(第一个冗余小矢量引起的 中点电流的绝对值+第二个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值)，若该第二个冗余小矢 量引起的中点电流是正值时，该第二平衡分配系数=1-偏置调整因子-0.5*中矢量引起 的中点电流的绝对值/(第一个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值+第二个冗余小矢量 引起的中点电流的绝对值)，若该第二个冗余小矢量引起的中点电流是负值，该第二平衡 分配系数=偏置调整因子+0.5*中矢量引起的中点电流的绝对值/(第一个冗余小矢量引 起的中点电流的绝对值+第二个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值)；第二种情况在中矢量引起的中点电流的绝对值以及两个冗余小矢量引起的中点电 流的绝对值三者中，该第一个冗余小矢量引起的中点电流的绝对值是最小的，若该第一 个冗余小矢量引起的中点电流与中矢量引起的中点电流是同符号的，该第一平衡分配系 数=1，若该第一个冗余小矢量引起的中点电流与中矢量引起的中点电流是反符号的，该 第一平衡分配系数=0，若该第二个冗余小矢量引起的中点电流是正值时，该第二平衡分 配系数=1-偏置调整因子_0.5*(中矢量引起的中点电流的绝对值-第一个冗余小矢量...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖展图，张国平，王光能，刘元江，高云峰，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，深圳市大族电机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94