一種鉗位式三相電壓源型逆變器極其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉗位式三相電壓源型逆變器極其控制方法，屬于三相電壓源型逆變器【技術(shù)領(lǐng)域】。包括直流電源、三相三電平逆變橋、三相LC濾波器及三相負(fù)載，為了對(duì)輸出電壓的波形進(jìn)行控制，建立了三電平逆變器的數(shù)學(xué)模型，提出了輸出電壓瞬時(shí)值控制系統(tǒng)，同時(shí)使用了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下基波擾動(dòng)瞬時(shí)值控制內(nèi)模與諧波擾動(dòng)重復(fù)控制內(nèi)模結(jié)合的方案，采用2層結(jié)構(gòu)控制器并聯(lián)的方式，實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)內(nèi)模，來(lái)獲得高質(zhì)量的輸出電壓波形，并針對(duì)三電平逆變器存在的電壓跳變，中點(diǎn)電位平衡問(wèn)題，采用了一種固定合成矢量的控制方法。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)理想的綜合輸出電壓性能、輸出波形質(zhì)量好，同時(shí)對(duì)電壓跳變，中點(diǎn)電位平衡問(wèn)題進(jìn)行了改善。
【專利說(shuō)明】一種鉗位式三相電壓源型逆變器極其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉗位式三相電壓源型逆變器極其控制方法，屬于三相電壓源型逆變器【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)Υ笕萘抗β首儞Q裝置的要求日益增加，多電平逆變器受到越來(lái)越多的關(guān)注，并開(kāi)始得到廣泛的研究和應(yīng)用，多電平逆變器自20世紀(jì)80年代發(fā)展至今，已經(jīng)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了多個(gè)分支。多電平逆變器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為三類:二極管箝位型多電平逆變器；飛躍電容型多電平逆變器和級(jí)聯(lián)多電平逆變器。三電平拓?fù)湟言谥懈邏航涣麟姍C(jī)傳動(dòng)、電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償和吸收等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。與兩電平結(jié)構(gòu)相比，多電平具有如下優(yōu)點(diǎn):1)每個(gè)功率管承受的電壓應(yīng)力大幅降低；2)在相同的開(kāi)關(guān)頻率下，輸出諧波含量大幅降低；3)功率管開(kāi)關(guān)損耗降低。與其他兩種多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相t匕，二極管箝位型多電平逆變器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易實(shí)現(xiàn)，已經(jīng)逐漸成為多電平逆變器的主流，三電平逆變器在運(yùn)行時(shí)，必須保證電容電壓平衡，制約其應(yīng)用的最不利因素就是電容電壓偏移。輸出電壓波形的質(zhì)量是考核逆變電源性能的重要指標(biāo)，也是近十幾年來(lái)逆變電源研究的熱點(diǎn)，一般標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)為:輸出電壓的單次諧波畸變率不超過(guò)3%，總諧波畸變率不超過(guò)5%。從上世紀(jì)80年代末90年代初到現(xiàn)在，基于減小逆變電源輸出電壓諧波畸變而提出的波形反饋控制技術(shù)已獲得了很大的發(fā)展，提出了各種各樣的控制方案。
[0003]在中高壓交流電機(jī)傳動(dòng)、電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償和吸收等多個(gè)領(lǐng)域中，電壓的瞬間變化率du/dt對(duì)系統(tǒng)有著非常重要的影響，在功率器件導(dǎo)通的瞬間，將會(huì)使脈沖電壓產(chǎn)生很高的瞬間電壓變化率du/dt。假設(shè)這種很高的電壓變化率du/dt作用于電容性負(fù)載上，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小為du/dt的電流，稱之為沖擊電流，這種電流不僅使電力電子器件瞬間承受很大的電流和功耗，甚至?xí)?dǎo)致電容性負(fù)載的損壞。
[0004]與兩電平逆變器不同，在二極管鉗位型三電平逆變器中固有的缺點(diǎn)當(dāng)屬中點(diǎn)電壓不平衡的問(wèn)題，其直流母線上的電容具有濾波和支撐的作用。假設(shè)中點(diǎn)電位發(fā)生大幅度的變動(dòng)，將會(huì)是使電力電子器件承受過(guò)大的電壓，以至于超出其承受范圍，對(duì)電力電子器件造成損壞。因此，保持三電平逆變器中點(diǎn)電位的穩(wěn)定是保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要標(biāo)志之一。所以在三電平逆變器系統(tǒng)中必須對(duì)中點(diǎn)電位進(jìn)行控制，保持其穩(wěn)定性是非常重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種鉗位式三相電壓源型逆變器極其控制方法，其不僅實(shí)現(xiàn)理想的綜合輸出電壓性能、輸出波形質(zhì)量好，同時(shí)對(duì)電壓跳變，中點(diǎn)電位平衡問(wèn)題進(jìn)行了改善。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種基于中點(diǎn)鉗位式三電平逆變器，包括直流電源、三相三電平逆變橋、三相LC濾波器及三相負(fù)載，所述三相三電平逆變橋包括三個(gè)并聯(lián)在一起的單相電路和第一、第二電容；所述第一電容、直流電源、第二電容依次串聯(lián)在一起；每個(gè)單相電路包括第一、第二、第三、第四功率器件，第一、第二、第三、第四續(xù)流二極管以及第一、第二鉗位二極管；所述第一、第二、第三、第四續(xù)流二極管分別依次并聯(lián)在第一、第二、第三、第四功率器件上，所述在第一、第二、第三、第四功率器件以及第二、第一電容依次串聯(lián)，所述第一鉗位二極管一端與第一、第二四功率器件之間的連接導(dǎo)線連接，另一端連接第一、第二電容之間的連接導(dǎo)線的零電位O點(diǎn)上；所述第二鉗位二極管一端與第三、第四四功率器件之間的連接導(dǎo)線連接，另一端連接第一、第二電容之間的連接導(dǎo)線的零電位O點(diǎn)上，且所述第一、第二鉗位二極管位于中間直流回路的中性點(diǎn)上；還包括第一、第二、第三濾波電感以及第一、第二、第三濾波電容，所述第一、第二濾波電容相互串聯(lián)后與第三濾波電容并聯(lián)在三相負(fù)載的兩端，所述三個(gè)單相電路分別為第一、第二、第三單相電路，所述第一濾波電感一端連接在第一單相電路上的第二、第三功率器件之間的連接導(dǎo)線上，另一端連接在第一濾波電容上；所述第二濾波電感一端連接在第二單相電路上的第二、第三功率器件之間的連接導(dǎo)線上，另一端連接在三相負(fù)載上；第三濾波電感一端連接在第一單相電路上的第二、第三功率器件之間的連接導(dǎo)線上，另一端連接在第二濾波電容上；所述三電平是指逆變器交流側(cè)每相輸出端從中間直流回路得到三種狀態(tài)的輸出電壓，分別為正端電壓P、負(fù)端電壓N和零電位O ;所述逆變器的輸出電壓都有三種狀態(tài):+Udc/2、-Udc/2、O0
[0007]—種鉗位式三相電壓源型逆變器的控制方法，首先將三相對(duì)稱正弦量通過(guò)基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的瞬時(shí)值控制方法得到兩個(gè)直流量Udf和Uqf，其次采用兩層結(jié)構(gòu)控制器，實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)內(nèi)模，最后將逆變器輸出的空間電壓矢量通過(guò)固定合成矢量方法進(jìn)行矢量復(fù)合，且復(fù)合后的復(fù)合矢量均勻的分布在α β坐標(biāo)平面上。
[0008]所述采用兩層結(jié)構(gòu)控制器，實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)內(nèi)模的方法:采用PI調(diào)節(jié)器和重復(fù)控制器并聯(lián)工作，所述傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器對(duì)恒定直流指令的跟蹤的調(diào)節(jié)可以達(dá)到無(wú)靜差，PI調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)直流輸入電壓、線性負(fù)載擾動(dòng)的基波擾動(dòng)內(nèi)模；重復(fù)控制器是基于周期的控制器，用于周期性重復(fù)量的無(wú)差調(diào)節(jié)，用來(lái)抑制諧波和不對(duì)稱分量，實(shí)現(xiàn)死區(qū)、非線性負(fù)載、不對(duì)稱負(fù)載等諧波擾動(dòng)和不對(duì)稱負(fù)載擾動(dòng)內(nèi)模。
[0009]所述PI調(diào)節(jié)器連續(xù)域模型為:
[0010]G(s) = Kp+Kj/ s
[0011]式中G(S)為控制器的輸出與誤差的傳函；Kp為比例系數(shù)；Ki為積分系數(shù)，8為s域；
[0012]所述重復(fù)控制器的形式如下:
[0013]G(s) = C(S) 7 (l-Q(s) e…)
[0014](12)
[0015]式子中，G(S)為控制器的輸出與誤差的傳函；τ為干擾信號(hào)周期，C(S)為PI控制器的傳遞函數(shù)，Q(s)為二級(jí)低通濾波器的傳遞函數(shù)。
[0016]所述在重復(fù)控制器通道還要完成的工作就是補(bǔ)償輸出濾波和可能的C(S)引起的各次頻率的不同相移。
[0017]所述逆變器輸出的空間電壓矢量通過(guò)固定合成矢量方法進(jìn)行矢量復(fù)合，包括中矢量合成矢量和大矢量合成矢量。
[0018]所述中矢量合成矢量的方法:利用id = ia+ib+ic = O這一原則,選擇的2個(gè)與中矢量對(duì)應(yīng)的電流不同的小矢量，并使他們的作用時(shí)間相同，從而使得中點(diǎn)電流為零，中點(diǎn)電位不發(fā)生偏移。
[0019]所述大矢量合成矢量的方法:選擇和大矢量同一個(gè)方向的兩個(gè)小矢量，由于它們電流大小相等，方向相反，從而在中點(diǎn)電流為零，中點(diǎn)電位不發(fā)生偏移的情況下，減小了電壓跳變。
[0020]本發(fā)明提供的一種鉗位式三相電壓源型逆變器極其控制方法，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0021]1.由于采用了同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下采用基波擾動(dòng)PI控制器內(nèi)模與諧波和不對(duì)稱擾動(dòng)重復(fù)控制器內(nèi)模結(jié)合的控制方案，因此可以實(shí)現(xiàn)理想的綜合輸出電壓性能。
[0022]2.使用基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的瞬時(shí)值控制系統(tǒng)來(lái)抑制輸出電壓基波擾動(dòng)對(duì)輸出波形質(zhì)量的影響，因此其輸出波形質(zhì)量好。
[0023]3.由于采用了固定合成矢量的方法，因此能夠?qū)τ谌娖侥孀兤鞔嬖诘娜毕?，按照?yōu)先級(jí)的順位為電壓跳變，中點(diǎn)電位平衡問(wèn)題進(jìn)行了改善。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1三電平逆變器原理圖
[0025]圖2單相二極管鉗位型三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
[0026]圖3電流流入負(fù)載時(shí)三電平逆變器由P — O的轉(zhuǎn)換
[0027]圖4電流流出負(fù)載時(shí)三電平逆變器由P — O的轉(zhuǎn)換
[0028]圖5三相輸出端電壓波形
[0029]圖6輸出相電壓與線電壓波形
[0030]圖7三相逆變器產(chǎn)生的電壓矢量
[0031]圖8三電平逆變器瞬時(shí)值控制系統(tǒng)框圖
[0032]圖9合成矢量(a)合成中矢量(b)合成大矢量
[0033]圖10固定合成矢量圖

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0035]一種基于中點(diǎn)鉗位式三電平逆變器，如圖1所示，包括直流電源、三相三電平逆變橋、三相LC濾波器及三相負(fù)載，所述三相三電平逆變橋包括三個(gè)并聯(lián)在一起的單相電路和第一、第二電容；第一、第二電容分別為C1, C2所述第一電容C1、直流電源、第二電容C2依次串聯(lián)在一起；圖中濾波電感為L(zhǎng)，濾波電容為C，R0代表電感損耗、線路阻抗及開(kāi)關(guān)管開(kāi)通與關(guān)斷損耗等的總效應(yīng)。所謂三電平是指逆變器交流側(cè)每相輸出端從中間直流回路得到三種狀態(tài)的輸出電壓，分別為正端電壓P、負(fù)端電壓N和零電位O。每個(gè)單相電路，如圖2所示，包括第一、第二、第三、第四功率器件，所述第一、第二、第三、第四功率器件分別為VI\、VT2,VT3、VT4，第一、第二、第三、第四續(xù)流二極管以及第一、第二鉗位二極管；所述第一、第二、第三、第四續(xù)流二極管分別為VD1, VD2、VD3、VD4 ;所述第一、第二、第三、第四續(xù)流二極管分別依次并聯(lián)在第一、第二、第三、第四功率器件上，所述在第一、第二、第三、第四功率器件以及第二、第一電容依次串聯(lián)，所述第一鉗位二極管一端與第一、第二四功率器件之間的連接導(dǎo)線連接，另一端連接第一、第二電容之間的連接導(dǎo)線的零電位O點(diǎn)上；所述第二鉗位二極管一端與第三、第四四功率器件之間的連接導(dǎo)線連接，另一端連接第一、第二電容之間的連接導(dǎo)線的零電位O點(diǎn)上，且所述第一、第二鉗位二極管位于中間直流回路的中性點(diǎn)上；還包括第一、第二、第三濾波電感以及第一、第二、第三濾波電容，所述第一、第二濾波電容相互串聯(lián)后與第三濾波電容并聯(lián)在三相負(fù)載的兩端，所述三個(gè)單相電路分別為第一、第二、第三單相電路，所述第一濾波電感一端連接在第一單相電路上的第二、第三功率器件之間的連接導(dǎo)線上，另一端連接在第一濾波電容上；所述第二濾波電感一端連接在第二單相電路上的第二、第三功率器件之間的連接導(dǎo)線上，另一端連接在三相負(fù)載上；第三濾波電感一端連接在第一單相電路上的第二、第三功率器件之間的連接導(dǎo)線上，另一端連接在第二濾波電容上；所述三電平是指逆變器交流側(cè)每相輸出端從中間直流回路得到三種狀態(tài)的輸出電壓，分別為正端電壓P、負(fù)端電壓N和零電位O ;在中間直流回路的中性點(diǎn)上安置一對(duì)IGBT為VT2和VT3，不管負(fù)載電流的流動(dòng)方向如何，逆變器的輸出電壓都有三種狀態(tài):+Udc/2、-Udc/2、0。
[0036]由圖2可以看出，在三電平逆變器中，每一相都需要4個(gè)主電力電子器件、4個(gè)續(xù)流二極管和兩個(gè)鉗位二極管。該逆變器的穩(wěn)態(tài)工作情況可分為三種工作模式，如下。
[0037](I)工作模式1-----功率器件VT1、VT2導(dǎo)通，VT3> VT4關(guān)斷。
[0038]若電流從P點(diǎn)流過(guò)VI\、VT2到達(dá)輸出端A，即電流從輸出端流向負(fù)載。如果忽略電力電子器件上的導(dǎo)通壓降，則輸出端A點(diǎn)電位等于P點(diǎn)電位。若電流從輸出端A流過(guò)續(xù)流二極管VD2JD1到達(dá)P點(diǎn)，即電流從負(fù)載流向輸出端，則輸出端A點(diǎn)電位仍與P點(diǎn)電位相等。因此當(dāng)工作在該模式之下時(shí)，輸出端電壓仍等于P點(diǎn)電位。此時(shí)以直流電壓中心點(diǎn)O為零電位，則輸出電壓為Udc/2，該工作模式我們用狀態(tài)代號(hào)“P”來(lái)表示，又稱為“2”態(tài)。
[0039](2)工作模式 2-----VT2、VT3 導(dǎo)通，VT1、VT4 關(guān)斷。
[0040]若電流從中性點(diǎn)O經(jīng)過(guò)鉗位二極管VD5、主功率器件VT2到達(dá)輸出端A，即電流從輸出端流向負(fù)載，輸出端電位A等于O點(diǎn)電位。若電流從輸出端經(jīng)過(guò)主功率器件VT3、鉗位二極管流入VD6中性點(diǎn)，即電流從負(fù)載流向輸出端，則輸出端電位仍等于O點(diǎn)電。在這種情況下VD5、VD6與VT2、VT3 —起將輸出端電位鉗制于中性點(diǎn)O電位。此時(shí)以直流電壓中心點(diǎn)O為O電位，則輸出電壓為0，該工作模式我們用狀態(tài)代號(hào)“O”來(lái)表示，又稱為“ I”態(tài)。
[0041](3)工作模式 3-----VT3> VT4 導(dǎo)通，VI\、VT2 關(guān)斷。
[0042]與工作狀態(tài)I類似，同理分析，不難得到輸出端A點(diǎn)電位與N點(diǎn)電位相同的結(jié)果，此時(shí)可得輸出端電壓為_(kāi)UDe/2，該工作模式我們用狀態(tài)代號(hào)“O”來(lái)表示，又稱為“ I”態(tài)。
[0043]三電平NPC型逆變器的穩(wěn)態(tài)工作具有P、O、N三種模式，從一種工作模式轉(zhuǎn)換到另一種工作模式需要換相，那么能否從一種工作模式換到任一的另一種工作模式？顯然，從三電平逆變器的性質(zhì)上看，是不允許P和N兩種工作模式直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，只允許P —O —N或N — O — P的切換，這點(diǎn)必須在控制過(guò)程中給予保證。
[0044]下面以一相橋臂電路為例，介紹NPC型逆變器從P狀態(tài)換相至O狀態(tài)的過(guò)程。
[0045](I)若電流從逆變器流向負(fù)載
[0046]假設(shè)VI\、VT2為導(dǎo)通狀態(tài)，則電流流通路徑為P端一VT1 — VT2 — A端，逆變器處于P狀態(tài)，如圖3 (a)所示，為了使逆變器從P狀態(tài)向O狀態(tài)轉(zhuǎn)變，首先給VT1關(guān)斷信號(hào)。當(dāng)VT1可靠關(guān)斷后，則電流流通路徑變?yōu)镺端一VD5 — VT2 — A端，逆變器處于O狀態(tài)，這樣由VT1到VD5的換相過(guò)程結(jié)束后，電流流通路徑變?yōu)槿鐖D3(b)所示。此時(shí)負(fù)載端A點(diǎn)為零點(diǎn)電位，逆變器進(jìn)入O狀態(tài)工作模式。
[0047](2)若電流從負(fù)載端流向逆變器
[0048]假設(shè)圖4 (a)為逆變器導(dǎo)通的初始狀態(tài)，電流流通路徑是A端一VD2 — VD1 — P端，此刻逆變器的工作狀態(tài)為P。為了使逆變器從P狀態(tài)轉(zhuǎn)換到O狀態(tài)，應(yīng)該給ντ2、ντ3施加導(dǎo)通信號(hào)，給VTpVT4施加關(guān)斷信號(hào)，其中對(duì)VT1的關(guān)斷對(duì)整個(gè)電路不會(huì)造成影響，但因?yàn)镺點(diǎn)比P點(diǎn)的電壓低，從而使負(fù)載來(lái)的電流大部分經(jīng)過(guò)從A端一VT3 — VD6 — O端的電流流通路徑，而使得之前流經(jīng)VD2^VD1的電流一直在減少，直至為零，如圖4(b)所示。這就完成了從P狀態(tài)切換到O狀態(tài)的換相過(guò)程。
[0049]同理得其他工作模式之間的切換過(guò)程。
[0050]一種鉗位式三相電壓源型逆變器的控制方法，首先將三相對(duì)稱正弦量通過(guò)基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的瞬時(shí)值控制方法得到兩個(gè)直流量Udf和Uqf，其次采用兩層結(jié)構(gòu)控制器，實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)內(nèi)模，最后將逆變器輸出的空間電壓矢量通過(guò)固定合成矢量方法進(jìn)行矢量復(fù)合，且復(fù)合后的復(fù)合矢量均勻的分布在α β坐標(biāo)平面上。
[0051]在工程實(shí)際中，人們關(guān)心的是負(fù)載上的電壓波形。設(shè)逆變器三個(gè)橋臂的輸出端節(jié)三相對(duì)稱負(fù)載，并以Y聯(lián)接，中性點(diǎn)η。輸出相電壓為uAn(t),線電壓為。
[0052]由于負(fù)載中性點(diǎn)η與直流電源中性點(diǎn)O并不一定是等電位，設(shè)其電位差為11。?，此時(shí)負(fù)載相電壓uAn可用下式來(lái)表示:
2I I“、
[0053]Um = -Uao — ^Um ^CO( I )
33 3
[0054]uA0, Uao和uA()分別為A、B、C相相對(duì)于中性點(diǎn)O的電壓，在單脈沖控制方式下，當(dāng)觸發(fā)延遲角α =30°時(shí)，三相端輸出端對(duì)中性點(diǎn)O間的電壓波形如圖5所示。每一相功率器件都經(jīng)歷了 P、O、N三個(gè)狀態(tài)。以A相為例，在.= (0~§)區(qū)間工作于O態(tài)，Uao = O ;在



O
~π)區(qū)間工作狀態(tài)為P狀態(tài)，Uaq = +Udc/2 ;在(JI~7 JI /6)區(qū)間工作于O態(tài)，uAQ = O ;在
(7 Ji/6~2 JI)區(qū)間工作于N狀態(tài)，Uaci =-Udc/2。根據(jù)圖5的波形，可以列出在一個(gè)周期內(nèi)每η /6區(qū)間逆變器三相橋臂所處的工作狀態(tài)見(jiàn)表1。
[0055]表1

【權(quán)利要求】
1.一種基于中點(diǎn)鉗位式三電平逆變器，其特征在于:包括直流電源、三相三電平逆變橋、三相LC濾波器及三相負(fù)載，所述三相三電平逆變橋包括三個(gè)并聯(lián)在一起的單相電路和第一、第二電容；所述第一電容、直流電源、第二電容依次串聯(lián)在一起；每個(gè)單相電路包括第一、第二、第三、第四功率器件，第一、第二、第三、第四續(xù)流二極管以及第一、第二鉗位二極管；所述第一、第二、第三、第四續(xù)流二極管分別依次并聯(lián)在第一、第二、第三、第四功率器件上，所述在第一、第二、第三、第四功率器件以及第二、第一電容依次串聯(lián)，所述第一鉗位二極管一端與第一、第二四功率器件之間的連接導(dǎo)線連接，另一端連接第一、第二電容之間的連接導(dǎo)線的零電位O點(diǎn)上；所述第二鉗位二極管一端與第三、第四四功率器件之間的連接導(dǎo)線連接，另一端連接第一、第二電容之間的連接導(dǎo)線的零電位O點(diǎn)上，且所述第一、第二鉗位二極管位于中間直流回路的中性點(diǎn)上；還包括第一、第二、第三濾波電感以及第一、第二、第三濾波電容，所述第一、第二濾波電容相互串聯(lián)后與第三濾波電容并聯(lián)在三相負(fù)載的兩端，所述三個(gè)單相電路分別為第一、第二、第三單相電路，所述第一濾波電感一端連接在第一單相電路上的第二、第三功率器件之間的連接導(dǎo)線上，另一端連接在第一濾波電容上；所述第二濾波電感一端連接在第二單相電路上的第二、第三功率器件之間的連接導(dǎo)線上，另一端連接在三相負(fù)載上；第三濾波電感一端連接在第一單相電路上的第二、第三功率器件之間的連接導(dǎo)線上，另一端連接在第二濾波電容上；所述三電平是指逆變器交流側(cè)每相輸出端從中間直流回路得到三種狀態(tài)的輸出電壓，分別為正端電壓P、負(fù)端電壓N和零電位O ;所述逆變器的輸出電壓都有三種狀態(tài):+Udc/2、-Udc/2、0。
2.一種基于權(quán)利要求1所述的鉗位式三相電壓源型逆變器的控制方法，其特征在于:首先將三相對(duì)稱正弦量通過(guò)基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的瞬時(shí)值控制方法得到兩個(gè)直流量Udf和Uqf，其次采用兩層結(jié)構(gòu)控制器，實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)內(nèi)模，最后將逆變器輸出的空間電壓矢量通過(guò)固定合成矢量方法進(jìn)行矢量復(fù)合，且復(fù)合后的復(fù)合矢量均勻的分布在α β坐標(biāo)平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉗位式三相電壓源型逆變器的控制方法，其特征在于:所述采用兩層結(jié)構(gòu)控制器，實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)內(nèi)模的方法:采用PI調(diào)節(jié)器和重復(fù)控制器并聯(lián)工作，所述傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器對(duì)恒定直流指令的跟蹤的調(diào)節(jié)可以達(dá)到無(wú)靜差，PI調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)直流輸入電壓、線性負(fù)載擾動(dòng)的基波擾動(dòng)內(nèi)模；重復(fù)控制器是基于周期的控制器，用于周期性重復(fù)量的無(wú)差調(diào)節(jié)，用來(lái)抑制諧波和不對(duì)稱分量，實(shí)現(xiàn)死區(qū)、非線性負(fù)載、不對(duì)稱負(fù)載等諧波擾動(dòng)和不對(duì)稱負(fù)載擾動(dòng)內(nèi)模。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉗位式三相電壓源型逆變器的控制方法，其特征在于:所述PI調(diào)節(jié)器連續(xù)域模型為:
G(s) = Kp+Ki/s 式中G(S)為控制器的輸出與誤差的傳函；KP為比例系數(shù)屯為積分系數(shù)，s為s域；所述重復(fù)控制器的形式如下:
G(S) =C(S)e-T7(l-Q(S)e-TS)
(12) 式子中，G(S)為控制器的輸出與誤差的傳函；τ為干擾信號(hào)周期，C(S)為PI控制器的傳遞函數(shù)，Q(S)為二級(jí)低通濾波器的傳遞函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉗位式三相電壓源型逆變器的控制方法，其特征在于:所述在重復(fù)控制器通道還要完成的工作就是補(bǔ)償輸出濾波和可能的C(S)引起的各次頻率的不同相移。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉗位式三相電壓源型逆變器的控制方法，其特征在于:所述逆變器輸出的空間電壓矢量通過(guò)固定合成矢量方法進(jìn)行矢量復(fù)合，包括中矢量合成矢量和大矢量合成矢量。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉗位式三相電壓源型逆變器的控制方法，其特征在于:所述中矢量合成矢量的方法:利用1 = ia+ib+i。= O這一原則,選擇的2個(gè)與中矢量對(duì)應(yīng)的電流不同的小矢量，并使他們的作用時(shí)間相同，從而使得中點(diǎn)電流為零，中點(diǎn)電位不發(fā)生偏移。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉗位式三相電壓源型逆變器的控制方法，其特征在于:所述大矢量合成矢量的方法:選擇和大矢量同一個(gè)方向的兩個(gè)小矢量，由于它們電流大小相等，方向相反，從而在中點(diǎn)電流為零，中點(diǎn)電位不發(fā)生偏移的情況下，減小了電壓跳變。
【文檔編號(hào)】H02M7/487GK104201922SQ201410467129
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】余海濤, 孟高軍, 胡敏強(qiáng), 黃磊 申請(qǐng)人:東南大學(xué)