[发明专利]一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法

说明书

本发明公开了一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法，包括将电容电压采样值通过低通滤波器，获得电容电压滤波值；根据两个电容电压滤波值，将下电容电压滤波值减去上电容电压滤波值，计算出电容相的电流给定值；结合定子电流的当前值分别计算出四个电压矢量下定子电流的电容相的预测值；取使代价函数最优的电压矢量所对应的开关信号施加到逆变器。本发明方法提高了传统的无冗余容错拓扑控制方法中电流的质量，快速实现电容电压，完全收敛，提高了控制对象的性能，实现较为稳定的电容电压收敛效果，利用低通滤波器滤除电容中的低频振荡信号，使得参与控制的电容电压信号平稳。

技术领域

本发明属于变频调速的技术领域，尤其涉及一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法。

背景技术

近年来，以由三相四开关全控型电力电子器件组成的逆变器，由于其减少了电力电子器件的数量，降低了系统硬件成本，更为重要的是这种拓扑结构可以被用来作为三相变频调速系统的功率管故障容错，在潮汐能、风能等可再生能源并网发电，电动汽车，以及变频调速等系统的容错控制中有广泛的应用前景。但是由于三相四开关拓扑中的一相直接接入电容中性点，电容电压始终处于波动状态，而且由于接电容中性点的相角不同，可能会导致两个电容的电压向相反的方向漂移，严重时甚至烧坏功率变换器。

在众多针对三相四开关变频调速系统控制策略的现有技术中，对电容电压漂移的抑制大致方法分为两种：一是通过在调制波中，选择特定的电压矢量以抑制电容电压的波动，但这种方法在抑制电容电压波动的同时，降低了变频调速系统的电流输出性能。二是采用模型预测控制的算法，通过获得电容电压与开关函数的关系，对电容电压进行预测，并通过预测的电容电压的差值作为约束条件加入目标函数中，以抑制电容电压的波动，这种算法虽然不会造成变频调速系统电流输出性能的大幅度下降，但是由于在模型建立的过程中忽略了整流侧的电流，由于模型误差的影响，该算法不能保证电容电压的完全收敛，并且这种策略中电容电压的收敛过程比较缓慢，从而影响系统的性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明的所要解决的技术问题在于提供一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法，该方法取代了传统的直接利用电容电压来进行运算以抑制电容电压漂移的策略，实现了电容电压的快速收敛和完全收敛，减少了电机三相电流的不平衡提高了系统的控制性能。

本发明提供一种三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法，包括以下步骤：

S1、将电容电压采样值通过低通滤波器，获得电容电压滤波值，作为两个电容的电压值；

S2、根据两个电容电压滤波值，将下电容电压滤波值减去上电容电压滤波值，计算出电容相的电流给定值；

S3、通过异步电机的数学模型，根据异步电机转子磁链，再结合定子电流的当前值分别计算出四个电压矢量下定子电流的电容相的预测值；

S4、将电容相的电流预测值与给定值的差值的平方乘上一个权重因子，作为代价函数的一个指标相，取使代价函数最优的电压矢量所对应的开关信号施加到逆变器。

进一步地，根据滤波后的电容电压计算出此相的电流参考值；根据四个电压矢量预测相应电容相的电流并将它们和电流参考值差值的绝对值作为代价函数的指标相。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的三相四开关变频调速系统中电容电压漂移的抑制方法提高了传统的无冗余容错拓扑控制方法中电流的质量，快速实现电容电压，完全收敛，提高了控制对象的性能，实现较为稳定的电容电压收敛效果，利用低通滤波器滤除电容中的低频振荡信号，使得参与控制的电容电压信号平稳。

附图说明

图1为本发明方法适用的三相四开关变频调速系统及其基本结构图。