[发明专利]一种混合多电平逆变器功率均衡的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于逆变器控制技术领域，具体涉及一种混合多电平逆变器功率均衡的控制方法。

背景技术

混合多电平逆变器在级联单元数相同时能够输出更多电平数，具有更好的电压波形，减少输出总谐波畸变。通常，混合多电平逆变器由1～2个全桥逆变单元与一二极管箝位式逆变单元按图1的结构级联组成，其相比传统的多电平逆变器，采用不同直流电压比时输出更多电平。凭借这些优势，混合多电平逆变器在有源电力滤波器、高压大功率电机等领域得到广泛应用。

混合多电平逆变器采用传统的混合调制策略，高压单元采用固定比较电平的方式输出合成电压，然而这种调制方式在低调制比时，高压单元电压零输出，出现电压分配极端现象，造成高低压单元输出电压分布不均衡，对系统的可靠性造成影响。

张云等人在标题为非对称混合多电平逆变器功率均衡方法(中国电机工程学报，2010年18期)的文献中提出采用了锯齿载波交错移相的调制方法，同时重新构置了低频单元导通角的约束方程，实现了功率均衡；但这种方法高频单元会产生过调制的现象，输出电压总谐波畸变略有增加。

单庆晓等人在标题为一种新型的级联型逆变器PWM信号随机分配方法研究(中国电机工程学报，2004年02期)的文献中提出采用随机函数，随机选择工作单元和开关组合的方法，实现均衡分配；但该方法控制复杂，直流母线电容电压出现波动的问题。而现有的多电平逆变器功率均衡的控制方法较为复杂，往往造成直流侧电容电压波动，这类方法增加了系统实施的难度，降低了系统的可靠性。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种混合多电平逆变器功率均衡的控制方法，能够在全调制比范围内实现各单元功率均衡输出，控制方法简单，易于实现，提高了系统的可靠性。

一种混合多电平逆变器功率均衡的控制方法，包括如下步骤：

(1)采集逆变器的相输出电压以及其中各全桥逆变单元的输出电压，提取相输出电压以及各全桥逆变单元输出电压的基波分量，进而计算各全桥逆变单元基波电压的最大输出百分比；

(2)根据逆变器的调制比以及所述的最大输出百分比，计算各全桥逆变单元的比较电平；

(3)确定逆变器中各全桥逆变单元以及二极管箝位式逆变单元的参考电压；

(4)对于全桥逆变单元，根据其比较电平与参考电压的比较结果对该单元中的功率开关器件进行开关控制；对于二极管箝位式逆变单元，通过使其参考电压与给定三角载波进行比较采用脉宽调制技术对该单元中的功率开关器件进行开关控制。

所述的步骤(1)中根据以下公式计算各全桥逆变单元基波电压的最大输出百分比：

λi=Ui,fUf]]>

其中：λ_i为逆变器中第i个全桥逆变单元基波电压的最大输出百分比，U_i,f为逆变器中第i个全桥逆变单元输出电压的基波分量，U_f为逆变器相输出电压的基波分量，i为自然数且1≤i≤n，n为逆变器中全桥逆变单元的个数且n＝1或2。

所述的步骤(2)中计算各全桥逆变单元比较电平的方法如下：

若逆变器由一全桥逆变单元与二极管箝位式逆变单元级联而成，则根据以下关系式计算该全桥逆变单元的比较电平：