[发明专利]三相单向级联式多电平变流器直流电压平衡调制控制方法

说明书

本发明提供了一种三相单向级联式多电平变流器直流电压平衡调制控制方法，其主要包括排序模块、配组模块、运算模块和调制波生成模块。本发明对传统SPWM(SVPWM)调制策略进行改进，与传统PI控制的直流电压平衡调制策略相比，具有调节速度快、调节范围大的优点，同时可以使整个电路在高功率因数下运行，当三相单向级联式多电平变流器直流电压的不平衡度较大时，本发明提供的方法可使三相单向级联式多电平变流器以最大速率调节各级直流电压使其保持平衡，并可以保证良好的网侧电流质量。

技术领域

本发明涉及级联式多电平变流器直流电压平衡调制领域，特别涉及三相单向级联式多电平变流器。

背景技术

无工频变压器级联H桥变流器具有较高的输入侧功率因数、模块化设计、四象限运行、电压应力较低等诸多优点，越来越多地受到学术界和工业界的重视。然而大量的全控型开关器件的使用带来了系统复杂、造价昂贵、效率降低、故障率提高等缺陷。

考虑到大量的工业生产中并不要求实现能量的双向传输，完全采用全控型开关器件的无工频变压器级联H桥变流器在无需能量回馈的风机、泵类电动机变频调速系统中的应用并无必要性。因此，单向级联式多电平变流器应运而生。

对于单向级联式多电平变流器的直流侧而言，各变流器直流侧输出电压的均衡是保证系统稳定、可靠工作的先决条件。然而，在实际工程中，由于器件参数不可避免的差异以及可能出现的负载不对称，各变流器的功率损耗并不相同，因此如果不进行有效的控制，会产生直流输出电压不平衡问题，从而触发某些模块的过压保护，严重时甚至造成开关管损毁乃至系统崩溃。

传统SPWM(SVPWM)调制通常在三相单向级联式多电平变流器内采用PI控制器，然而PI控制器存在积分环节，使得该方法电压调节速度慢且调节范围有限。

因此，对SPWM(SVPWM)调制进行改进研究，使其能够应用于三相单向级联式多电平变流器直流电压的快速平衡控制，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是在传统SPWM(SVPWM)调制的基础上，对传统SPWM(SVPWM)调制策略进行改进，与传统PI控制的直流电压平衡控制策略相比，具有调节速度快、调节范围大的优点，当三相单向级联式多电平变流器直流电压不平衡度较大时，本发明提供的方法可使三相单向级联式多电平变流器以最大速率调节各级直流电压使其保持平衡，并可以保证良好的网侧电流质量。

为达到上述目的，本发明提供了三相单向级联式多电平变流器直流电压平衡调制控制方法，其中三相单向级联式多电平变流器，包括三相星接单向级联式多电平变流器，三相星接单向级联式多电平变流器由3*N个能量单方向流动变流器级联组成，其中每相由N个能量单方向流动变流器级联组成，N为大于1的整数；三相星接单向级联式多电平变流器包括三相星接级联式二极管H桥变流器、三相星接级联式无桥变流器、三相星接级联式VIENNA变流器；

本发明三相单向级联式多电平变流器直流电压平衡调制控制方法步骤如下：

(1)分别对三相星接单向级联式多电平变流器的交流侧输入电压、交流侧输入电流进行采样，得到三相交流输入电压U_sa、U_sb、U_sc，三相交流输入电流I_sa、I_sb、I_sc；

(2)对三相星接单向级联式多电平变流器的直流侧电压进行采样，得到3*N个直流电压信号U_dca1、U_dca2...U_dcaN、U_dcb1、U_dcb2...U_dcbN、U_dcc1、U_dcc2...U_dccN，其中每相得到N个直流电压信号；