[发明专利]一种共直流母线双三电平逆变器的零序电流抑制方法

说明书

本发明公开一种共直流母线双三电平逆变器的零序电流抑制方法，针对共直流母线双三电平逆变器中的零序电流，提出采用比例准谐振调节器并附加基于零序注入的120度解耦载波调制策略来抑制该零序电流。通过采用120度解耦载波调制策略可以抑制零序电流的高频分量，通过对零序电流进行基于比例准谐振调节器的闭环控制，并以控制环的输出调节调制波的零序注入分量，可以抑制零序电流中由逆变器死区、管压降等非线性因素造成的低频零序电流。相比于现有零序电流抑制方法，本发明可有效抑制系统各种因素导致的高、低频零序电流，另外，本发明所提方法运算量小，更易于工程实现。

技术领域

本发明涉及电气工程领域中共直流母线双三电平逆变器的控制技术，尤其涉及一种共直流母线双三电平逆变器的零序电流抑制方法。

背景技术

基于开绕组变压器结构的双三电平逆变器拓扑具有直流电压利用率高、冗余性强、可输出五电平等优势，在并网发电领域中具有一定的应用前景。但当该拓扑共直流母线时，会存在零序电流的问题，该零序电流会增加开关管电流应力，增加系统损耗，因此，对该零序电流进行抑制是共直流母线双三电平逆变器拓扑得以推广应用必须要解决的问题。

为抑制该零序电流，国内外专家学者们提出了一系列方法，如题为“A dualthree-level inverter-based open-end winding induction motor drive withaveraged zero-sequence voltage elimination and neutral-point voltagebalance”，Wu Di,Wu Xiaojie,Su Liangcheng,Yuan Xibo,Xu Jiabin，《IEEETransactions on Industrial Electronics》,2016，63(8):4783-4795.(“双三电平逆变器开绕组电机驱动的平均零序电压消除和中点平衡策略”，《IEEE工业电子会刊》，2016年第63卷第8期4783-4795页)的文章提出通过调整冗余矢量的作用时间使得零序电压在一个开关周期内的平均值为零，从而抑制零序电流，但该方法未考虑高频零序电压的抑制，对于滤波电感较小的并网发电系统来说，采用该方案会造成高频零序电流过大，另外，该方法也未考虑死区、管压降等非线性因素导致的零序电流，实际应用中会导致较大的低频三次零序电流。

题为“开绕组电机驱动用双三电平逆变器的共模电压差抑制”，尹靖元，金新民，杨捷，李金科，曹天植，《电工技术学报》，2016年第31卷第15期178-186页的文章提出采用120度移相的解耦调制策略，实现较简单，可在理想情况下抑制系统高、低频零序电压，进而抑制零序电流，然而，该方法同样未考虑死区、管压降等非线性因素导致的零序电流。

题为“基于空间电压矢量120°解耦的开绕组异步电机双三电平逆变器零序电压消除”，耿乙文，许家斌，王亮，李小强，《电工技术学报》，2017年第32卷第3期184-193页的文章提出利用统一快速算法以及空间电压矢量解耦方法将给定参考电压矢量分解为两个大小相等，方向互为120°的等效参考电压矢量，并由两个逆变器分别单独产生，以此实现对双三电平逆变器系统零序电压的瞬时值的消除，进而抑制系统零序电流，该方案存在的问题是同样是未考虑死区、管压降等非线性因素导致的零序电流。

题为“双三电平逆变器驱动系统中关键问题研究”，苏良成，陈勇，朱德亮，曾伟华，包文俊，《电气传动》，2020年第50卷第12期3-9页的文章提出采用调整小矢量冗余开关状态之间的作用时间来消除系统平均零序电压，进而抑制系统零序电流，该方案一是未考虑高频零序电压的抑制，再者未考虑死区、管压降等非线性因素导致的零序电流，另外，所提方法运算量也较大，不易于工程实现。

综上所述，现有的技术主要存在如下的不足：1、现有仅采用调制策略来抑制零序电流的方法无法抑制由死区、管压降等非线性因素造成的低频零序电流；2、部分方法未考虑高频零序电流的抑制；3、部分方法实现较复杂，不易于工程实现。

发明内容