[发明专利]Z源T型三电平逆变器的无源控制方法

说明书

本发明涉及一种Z源T型三电平逆变器的无源控制方法，根据T型逆变器的拓扑结构，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，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，得到无源控制器开关函数的关系式，信号值代入开关函数产生的开关函数脉冲，将其施加在T型逆变器上驱动逆变器开关管导通。本发明方法相比于传统的双闭环控制，采用无源控制E‑L策略不但能够更好地控制Z源网络的电容电压，提高系统动态响应的稳定性，而且逆变器输出的电流谐波低。

技术领域

本发明涉及一种逆变器的控制技术，特别涉及一种Z源T型三电平逆变器的无源控制方法。

背景技术

近年来，随着风电、光伏等可再生能源的快速发展，对并网逆变器的稳定性、转换效率以及功率和电压等级的要求也越来越高。Z源T型逆变器(Z-Source T-type Inverter)改进了传统逆变器结构，提供了一种新的逆变器拓扑和理论。Z源网络拓扑最先应用在两电平逆变器上，使逆变器的桥臂直通成为一种工作状态，调制算法上无需再插入死区时间，提高了逆变效率，同时，Z源逆变器能够实现升降压变换，无需在逆变器前端加入升压环节。对于T型逆变器，相比于传统的两电平逆变器能显著提高逆变器的效率、减少谐波含量；与三电平逆变器相比，T型逆变器结构使用了较少的开关器件，降低了开关器件的损耗，节约了成本。

由于Z源并网逆变器的非线性特性，反馈线性化、滑模变结构控制和无差拍控制等多种非线性控制方法被用到了Z源逆变器的控制当中，这些控制方法都能够在不同程度上改进逆变器的性能，但它们自身也都有缺陷存在。为了实现电力电子变流器的非线性控制，无源性控制(Passivity Based Control,PBC)理论已被应用于电压型PWM整流器的控制中并取得了较好的控制效果。

发明内容

本发明是针对常用的非线性控制方法运用到Z源T型逆变器存在的问题，提出了一种Z源T型三电平逆变器的无源控制方法,有效降低Z源网络的电容压降，提高系统动态响应的稳定性，降低电流谐波。

本发明的技术方案为：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。

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；