[发明专利]一种基于A-NPC拓扑的三电平储能变流器的制作方法

权利要求书

1.一种基于A-NPC拓扑的三电平储能变流器的制作方法，所述方法包括：

确定主电路的电路结构；

所述主电路的电路结构包括：隔离变压器、LCL滤波电路、A-NPC三电平模块和直流滤波电容；所述LCL滤波电路包括滤波电感L1、滤波电感L2和滤波电容C0，所述隔离变压器与滤波电感L1相连，滤波电感L2与A-NPC三电平模块交流侧相连，A-NPC三电平模块直流侧与直流滤波电容相连；

确定控制系统硬件结构；

所述控制系统硬件电路基于DSP和FPGA架构，包括DSP主控制器、FPGA辅助控制器、光电转换及驱动电路；DSP主控制器通过电压电流采样及光耦隔离电路与主电路相连，DSP主控制器与FPGA辅助控制器通过地址总线和数据总线相连，FPGA辅助控制器通过电信号线与光电转换及驱动电路相连，光电转换及驱动电路通过光纤与主电路相连；

确定控制系统软件策略；

所述控制系统软件策略包括基于DSP主控制器的有源整流控制策略和基于FPGA的正弦脉宽调制策略；

所述基于DSP主控制器的有源整流控制策略采用直接电流控制方式对变流器双向并网控制，根据三相平衡系统瞬时无功电压为零理论构建软件锁相环；

DSP主控制器采样电网三相电压值u_abc，经坐标变换得到PI运算器反馈值无功电压分量u_q，系统无功电压分量给定值u_q^*为零，PI运算器输出与紧邻计算周期计算得到的相角值θ₀相减得到此刻相角值θ，此刻相角值θ作为下个计算周期相角值θ₀；

DSP主控制器采样交流侧三相电压电流u_abc和i_abc，经坐标变换得到两相旋转坐标系下有功电压u_d、无功电压u_q、有功电流i_d和无功电流i_q分量，变流器交流输出的有功电流i_d^*与变流器交流输出的无功电流给定值i_q^*，i_d^*与有功电流反馈值i_d的差值和i_q^*与无功电流反馈值i_q的差值经PI调节后，通过前馈解耦算法得到中间变量v_d、v_q，对v_d、v_q做坐标反变换得到旋转坐标系中三相初始调制波形v_a0、v_b0、v_c0，在三相初始调制波中注入零序电压分量v₀，从而得到三相调制波v_a、v_b、v_c，三相调制波形分别通过并行总线送至FPGA辅助控制器；

所述基于FPGA辅助控制器的正弦脉宽调制策略控制FPGA辅助控制器接收到DSP主控制器发送的三相调制波后分别与上载波和下载波比较，每相桥臂可得四路驱动信号S1、S2、S3和S4，经死区调整后驱动开关管Q1、Q2、Q3和Q4动作，当三相调制波大于上载波时，S1经4us延时输出高电平驱动Q1管开通，S3输出低电平驱动Q3管关断；当三相调制波小于上载波时，S1输出低电平驱动Q1管关断，S3经4us延时输出高电平驱动Q3管开通；当三相调制波大于下载波时，S4经4us延时输出高电平驱动Q4管开通，S2输出低电平驱动Q2管关断；当三相调制波小于下载波时，S4输出低电平驱动Q4管关断，S2经4us延时输出高电平驱动Q2管开通，其中Q1和Q3交替导通，Q2和Q4交替导通，当紧急信号或停机信号发生时，Q1、Q2即刻关断，Q3、Q4延时1us关断。

2.根据权利要求1所述的方法，所述的控制方式有单环控制和双环控制，所述单环控制是交流输出电流环控制，实现变流器交流侧恒流输出；所述双环控制是外环控制和内环控制，内环为交流输出电流环，外环根据变流器工作模式的不同，选择交流输出功率环、直流输出功率环、直流输出电压环和直流输出电流环为外环，从而实现变流器恒压、恒流、恒功率不同工作模式的控制。