[发明专利]三相单向级联式多电平电力电子变流器直流电压平衡控制方法

摘要

本发明提供了一种三相单向级联式多电平电力电子变流器直流电压平衡控制方法。本发明对传统单周期控制进行改进，在不改变单周期控制无需使用锁相环以及交流侧无需使用电压传感器的优点外，实现相间电压平衡控制。当三相单向级联式多电平电力电子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电力电子变流器直流电压以最大速率调节相间电压使其保持平衡。

主权项

1.三相单向级联式多电平电力电子变流器直流电压平衡控制方法，所述三相单向级联式多电平电力电子变流器，包括三相星接单向级联式多电平电力电子变流器，所述三相星接单向级联式多电平电力电子变流器由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；所述三相星接单向级联式多电平电力电子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；其特征在于，三相单向级联式多电平电力电子变流器直流电压平衡控制方法步骤如下：(1)分别对三相星接单向级联式多电平电力电子变流器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；(2)将步骤(1)中每相采样得到的N个直流电压信号U_dck1、U_dck2...U_dckN(k＝a,b,c)分别相加，得到每相总输出直流电压信号U_dca、U_dcb、U_dcc为其中U_dckn为三相星接单向级联式多电平电力电子变流器k相第n个能量单方向流动变流器直流电压信号，n为小于等于N的正整数；(3)将步骤(2)中计算得到的各相总输出直流电压信号U_dca、U_dcb、U_dcc相加求平均值，得到总输出直流电压平均值U_{dc_average}为(4)将总输出直流电压信号的参考信号U_{dc_ref}与步骤(3)中总输出直流电压平均值U_{dc_average}相减，得到电压调节器1的输入信号ΔU₁；将总输出直流电压信号的参考信号U_{dc_ref}与a相总输出直流电压信号U_dca相减，得到电压调节器2的输入信号ΔU₂；将总输出直流电压信号的参考信号U_{dc_ref}与b相总输出直流电压信号U_dcb相减，得到电压调节器3的输入信号ΔU₃；(5)分别将步骤(4)中的3个电压调节器的输入信号ΔU₁、ΔU₂、ΔU₃送入电压调节器，分别得到3个电压调节器的输出u_m，u_m1，u_m2；(6)根据单周期控制原理和步骤(2)，u_m为其中R_sk为三相星接单向级联式多电平电力电子变流器k(k＝a,b,c)相的交流侧电流采样电阻，R_ek为三相星接单向级联式多电平电力电子变流器k相总等效电阻，U_dck为k相总输出直流电压信号，u_m为正数；(7)将步骤(6)中的电压调节器1的输出u_m送入载波生成模块，生成幅值为u_m的三角波；(8)通过三相星接单向级联式多电平电力电子变流器的交流侧电流采样电阻R_sk对三相星接单向级联式多电平电力电子变流器交流侧输入电流i_a、i_b、i_c进行采样，得到三相交流输入电流采样信号R_sai_a、R_sbi_b、R_sci_c；(9)将步骤(8)中的三相交流输入电流采样信号R_sai_a、R_sbi_b、R_sci_c送入绝对值模块得到绝对值信号|R_sai_a|、|R_sbi_b|、|R_sci_c|；(10)将步骤(5)中的电压调节器2、电压调节器3的输出u_m1、u_m2送入运算模块，计算得到调制波调整信号其中Δi_s为调制波调整信号的幅值，Δi_sθ为调制波调整信号的相位，ω为角频率，t为时间；(11)最终得到的三相调制波信号为(12)将N个载波依次延迟1/N*T_s(T_s为开关周期)，分别与步骤(11)中最终得到的三相调制波信号通过比较器进行信号交割，共产生3*N路PWM信号，其中每相产生N路PWM信号，进而控制三相星接单向级联式多电平电力电子变流器开关器件的通断。