[发明专利]一种基于六次谐波注入的逆变器中点电压控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变器中点电压控制的方法及系统，具体的涉及一种基于六次谐波注入的逆变器中点电压控制方法及系统。

背景技术

中点电压平衡问题是二极管箝位式(NPC)三电平逆变器固有的突出问题。直流母线电容参数不一致、负载不平衡以及不同的电路结构和调制策略都有可能引起中点电压不平衡。中点电压的不平衡将会引起输出电压的畸变，造成开关器件承受的电压不一致，直流侧电容电压的波动会降低电容的寿命，严重时还会损坏开关器件和滤波电容。

解决中点电压不平衡的方法主要有基于硬件实现和基于软件算法两种，其中基于硬件实现需要增设专门的电路，使系统变得复杂，同时也增加了成本，基于软件算法主要是在控制策略中加入中点电压平衡算法，不需要对硬件做任何改动。中点电压平衡的软件控制策略的主要两种，一种是基于空间矢量的SVPWM方法，另一种是基于载波的SPWM方法。因为每对冗余小矢量对中点电压的作用相反，因此在SVPWM调制方法中，调整正负小矢量的相对作用时间是最常用的中点电压控制方法，但是这种方法平衡能力有限，同时不利于向更高电平逆变器扩展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种算法简单、实现容易的基于六次谐波注入的逆变器中点电压控制方法及系统，来实现中点电压的平衡。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于六次谐波注入的逆变器中点电压控制方法，包括以下步骤，

步骤一，实时测量逆变器的实际中点电压值U_np，并将实时测量得到的逆变器的实际中点电压值U_np与预设的中点电压值U^*_np进行比较得到中点电压误差值U_nperr；

步骤二，将得到的中点电压误差值U_nperr进行比例积分调节，得到所需注入的六次谐波幅值U_j6；

步骤三，对所需注入的六次谐波幅值U_j6进行限幅，得到幅值不超过m/4的六次谐波幅值U‘_j6；

步骤四，幅值不超过m/4的六次谐波幅值U‘_j6与原始的调制波u_j的相位进行乘法运算得到注入的六次谐波的瞬时值u_j6；

步骤五，注入的六次谐波的瞬时值u_j6与原始的调制波u_j进行相加运算得到注入六次谐波后的调制波u‘_j；

步骤六，注入六次谐波后的调制波u‘_j与三角波进行比较得到PWM波，PWM波对逆变器中点电压进行控制。

本发明的有益效果是：本发明通过在调制波中注入谐波幅值mz限制在0<mz≤m/4范围内的六次谐波，来实现对中点电压的控制，具体实现为，实时测量中点电压Unp，并且与预设值进行比较，根据比较结果来确定所需注入谐波幅值，并得到新的含六次谐波的调制波，将调整后的调制波与三角波进行比较输出PWM信号(脉冲宽度调制信号)，以控制逆变器的开关管工作状态，该方法涉及参数少，只需检测中点电压，控制结构简单，实现方便。

基于上述一种基于六次谐波注入的逆变器中点电压控制方法，本发明还提供一种基于六次谐波注入的逆变器中点电压控制系统。

一种基于六次谐波注入的逆变器中点电压控制系统包括依次相连的比较器、比例积分调节器、限幅器、乘法器、加法器和SPWM模块，

所述比较器用于对实时测量得到的逆变器的实际中点电压值U_np与预设的中点电压值U^*_np进行比较得到中点电压误差值U_nperr；

所述比例积分调节器用于对中点电压误差值U_nperr经过比例积分调节，得到所需注入的六次谐波幅值U_j6；

所述限幅器用于对所需注入的六次谐波幅值U_j6进行限幅，得到幅值不超过m/4的六次谐波幅值U‘_j6；

所述乘法器用于对幅值不超过m/4的六次谐波幅值U‘_j6与原始的调制波u_j的相位进行乘法运算得到注入的六次谐波的瞬时值u_j6；