[发明专利]三电平变流器的中点电位平衡控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及三电平变流器，尤其涉及一种三电平变流器的中点电位平衡控制方法。

背景技术

在电力电子的大功率应用场合中，多电平变流器由于其开关器件承受的电压低，输出电压谐波含量小，开关频率低等优点，得到了越来越广泛的应用。三电平结构是其中应用最为广泛的一种。

但是，由于三电平变流器的直流侧是通过两个电容器组串联的，所以在实际应用过程中往往会造成两个电容器组的电压不平衡，导致不平衡的原因主要有：1）不同开关管的开通关断时间不同；2）电容或者电感的参数不对称；3）直流母排结构设计上的硬件不对称所导致的杂散电感不对称；4）采样环节的精度误差和延时；5）控制环节的精度误差和延时。

两个电容器组的电压不平衡会导致器件过压和损坏，从而破坏设备的正常运行。目前主要采用滞环控制、平均中点电流控制等方法去调节中点电位。但是，这些控制方法对负载的工作状况依赖程度高，要求负载工作在完全平衡状态。然而实际应用中，负载难以达到完全平衡的工作状态，因此控制精度不高，中点电位仍然会在交大范围内波动，并且在中点电位中引入大量的高频分量。特别是对于负载的暂态波动过程，在控制过程中，动态响应慢、鲁棒性差，不能保证三电平变流器平滑、稳定地运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于三电平变流器的中点电位平衡控制方法，该控制方法精度高，能有效解决三电平变流器直流侧的两个电容器组的电压不平衡问题，使三电平变流器能够平滑、安全、稳定地运行。

实现上述目的的技术方案是：

一种三电平变流器的中点电位平衡控制方法，包括下列步骤：

步骤一，实时检测所述三电平变流器的三相电压u(t)和三相电流i(t)，以及其直流侧的两组电容器组的电压V_dc1(t)和V_dc2(t)；

步骤二，由公式Δu_dc(t)=|V_dc1(t)-V_dc2(t)|，求得所述两组电容器组的电压V_dc1(t)和V_dc2(t)之间的电压差Δu_dc(t)，然后将电压差Δu_dc(t)通过PI（比例-积分）调节器，由公式计算得到调整因子k(t)，其中，K_p为比例系数，T_i为时间积分常数，t为时间，0≤τ≤t；

步骤三，根据获得的调整因子k(t)，对用于控制所述三电平变流器的SVPWM（空间矢量脉宽调制）脉冲发生模块的脉冲信号进行调整，以此实现对三电平变流器的中点电位的平衡控制。

上述的三电平变流器的中点电位平衡控制方法，其中，所述步骤三中，所述的对SVPWM脉冲发生模块的脉冲信号进行调整是指：利用调整因子k(t)调节正负小矢量的相对作用时间。

本发明的有益效果是：本发明通过引入PI调节器控制调整因子，通过调整因子对脉冲信号进行调整，从而使得整个系统实现连续调节，保证了在调节或者过度过程中三电平变流器的运行更加平滑；同时，本发明通过增加PI调节器引入负反馈，使得在控制上可以达到较以往滞环控制更高的精度，也使得三电平变流器更加稳定地运行。

附图说明

图1为三电平变流器主电路图；

图2为本发明控制原理示意图；

图3为三电平SVPWM矢量调制的第一扇区矢量图；

图4a和图4b分别为三电平变流器使用本发明所述控制方法前后的直流侧两电容器组电压差效果图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。