[发明专利]Z源T型三电平逆变器的无源控制方法

权利要求书

1.一种Z源T型三电平逆变器的无源控制方法，直流电源通过分压电容与Z源网络与三相T型三电平逆变器相连，逆变器后面接三相线路负载，负载线路出来的三相电流与电压经abc-dq坐标变换转为d、q轴分量的电流与电压作为无源控制器的输入；同时将Z源网络电容压降值与标准电容电压值的差值经PI调节获得直轴期望电流i_dref，并将其作为无源控制器的输入，交轴期望电流i_qref设为0，然后利用无源控制器得到开关函数脉冲，将其施加在T型三电平逆变器上驱动逆变器开关管导通；

无源控制器设计方法：根据T型三电平逆变器的拓扑结构，推出T型网络的数学模型，根据Z源网络的拓扑结构，推出Z源网络的数学模型，综合两种数学模型，得到Z源T型三电平逆变器的数学模型，将其写成无源控制的E-L模式，再选取误差能量函数及注入阻尼加速收敛，得到开关函数的关系式，信号值代入开关函数产生的开关函数脉冲；

其特征在于，所述T型三电平逆变器的拓扑结构为：T型三电平逆变器A相4个开关管为T_a1-T_a4，B相4个开关管为T_b1-T_b4，C相4个开关管为T_c1-T_c4，直流侧U_dc并联2个串联分压电容为C₃、C₄，且C₃＝C₄＝C，S_a、S_b、S_c为每个桥臂的开关驱动信号，其中A相桥臂的4个驱动信号为S_a1、S_a2、S_a3、S_a4，同理可得B、C相桥臂相应开关管的驱动信号；

根据T型三电平逆变器的拓扑结构，推出T型网络的数学模型，经abc-dq坐标变换为旋转d、q坐标下的数学模型后简化后数学模型为:

式中：L_f为三相线路的等效电感，R为三相线路的等效电阻，i_a、i_b、i_c分别为逆变器输出的A、B、C三相电流；i_d、i_q为三相电流i_a、i_b、i_c在d、q轴上的分量；U_c3、U_c4分别为分压电容C₃、C₄的电压；U_ed、U_eq为三相电压U_ea、U_eb、U_ec在d、q轴上的分量；S_d1、S_q1为S_a1在d、q轴上的分量；S_d4、S_q4为S_a4在d、q轴上的分量；S_d1＝-S_d4，S_q1＝-S_q4；被动

Z源网络的电感为L₁、L₂，L₁＝L₂＝L，电容为C₁、C₂，C₁＝C₂＝C₃＝C₄＝C，Z源网络电感与电容的数学模型为：

式中：D₀为逆变器的直通占空比，i_L为流过电感L1、L2的电流，U_C为Z源网络电容的电压，I_in1为逆变器流入电流；

逆变器流入电流I_in1的公式为：

Z源T型三电平逆变器的数学模型为：

所述将Z源T型三电平逆变器的数学模型写成无源控制的E-L模型，推出E-L模型中各矩阵变量：

式中：M为由储能元件构成的正定对角阵；J为反应系统内部互联结构的反对称矩阵，即J＝-J^T；Z为反应系统耗散特性的对称矩阵；U为控制输入；

所述无源控制的E-L模式，再选取误差能量函数及注入阻尼加速收敛，得到开关函数的关系式为：

其中i_dref、i_qref、U_cref、i_Lref分别为i_d、i_q、U_c、i_L的期望值，Z_a1、Z_a2、Z_a3、Z_a4分别为注入阻尼；

化简式(19)可得到逆变器的开关函数为：

S_d1＝-S_d4，S_q1＝-S_q4，将开关函数S_d1、S_d4、S_q1、S_q4产生的脉冲施加于T型三电平逆变器上，使逆变器的桥臂导通工作。