[发明专利]用于级联H桥变换器的闭环零序电压优化注入法

说明书

本发明公开了一种用于级联H桥变换器的闭环零序电压优化注入法，该方法应用于级联H桥变换器相间功率控制，可以拓展级联H桥相间功率的调节范围，提高变换器直流母线电压利用率，并以闭环控制形式防止三相调制波注入零序电压后发生过调制。其特点为：获取级联H桥三相原始调制波和零序信号基频成分V_zero，f；再将调制信号分别送入过调制成分提取函数f_ext，得到过调制成分提取信号D^over；之后将D^over信号分别经过低通滤波传递函数、增益系数与基频陷波器，得到用于抑制过调制的零序信号成分V_zero，h；最后将V_zero，h与零序信号基频成分V_zero，f相加，得到优化零序电压V_zero，op，并将其注入到原始调制波中，对应开关信号输出。

技术领域

本发明涉及变流器技术领域，特别是涉及一种闭环零序电压优化注入法，具体来说，该方法应用于级联H桥变换器相间功率控制，可以拓展零序电压注入范围，提高变换器直流母线电压利用率，并以闭环控制形式防止三相调制波注入零序电压后发生过调制。

背景技术

变流技术是将电能由直流转变为交流或交流转变为直流的技术，在当今工业应用中扮演着重要的角色。级联H桥变流器在高压大功率供能场合应用非常广泛，其原理是以四个开关管所构成的H桥电路作为基本单元，采用串联形式搭建主电路，再配以相应的调制方法，控制开关管的开关状态，使输入/输出电流波形近似正弦。三相级联H桥变流器由于采用级联H桥模块单元构成，各模块单元输出功率需要进行均衡，分为相间功率均衡与相内功率均衡。对于相间功率均衡，工业界通常采用在三相调制信号中注入一个特定的零序信号，从而灵活调整各相输出功率。零序电压注入后调制信号幅值可能超过载波幅值，发生过调制问题，此时级联H桥功率均衡与输出电流电能质量无法达到要求。

发明内容

针对零序电压注入后调制信号幅值可能超过载波幅值，发生过调制问题，本发明提出一种用于级联H桥变换器的闭环零序电压优化注入法，通过所设计的闭环控制算法，生成包含对应基频分量的不规则零序电压，减小零序电压注入后调制信号幅值，从而扩展级联H桥相间功率调节范围。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

用于级联H桥变换器的闭环零序电压优化注入法，包括以下步骤：

(1)通过电流控制器获取级联H桥三相原始调制波d_a、d_b、d_c；

(2)通过相间功率控制器获取待注入零序电压幅值E_zero与相角θ_zero，用零序电压幅值与相角产生零序信号基频成分V_zero，f，计算公式为：

V_zero，f＝E_zero sin(ω_f·t+θ_zero) (1-1)

其中ω_f为截止频率，t为采样时间；

(3)将信号d_a、d_b、d_c分别送入过调制成分提取函数f_ext，得到过调制成分的波形将和相加得到信号D^over，过调制成分提取函数D^over表达式为：

其中d_i(i＝a，b，c)为三相原始调制波，threshold为调制波过调制阈值，取0.95；