CN105610178A - 一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法和控制*** - Google Patents

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李民英
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Abstract

本发明涉及一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法和控制***，包括分离单元和滤除单元，所述分离单元，用于将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波；所述滤除单元，用于滤除二倍频谐波后，把被分离的正序分量和负序分量重新合成，以便使三相输出电压的幅值基本相等。可见，该三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法和控制***，能够使三相半桥逆变器的三相输出电压的幅值基本相等，保持稳定输出，可实施性强。

Description

一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法和控制***
技术领域
本发明涉及逆变电路控制技术领域，尤其涉及一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法和控制***。
背景技术
对于三相半桥逆变器(直流母线电压中点与负载中点没有接在一起)，因为三相电路之间有耦合关系，所以在接不平衡负载时，三相输出电压会有较大的差异，即三相输出电压中既含有正序分量，也含有负序分量，负序分量的存在使得三相半桥电路的输出电压无法稳定地保持在在220V/50Hz的水平。
发明内容
本发明的目的在于提出一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法和控制***，能够使三相半桥逆变器的三相输出电压的幅值基本相等，保持稳定输出，可实施性强。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，包括：
将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波；
滤除二倍频谐波后，把被分离的正序分量和负序分量重新合成，以便使三相输出电压的幅值基本相等。
其中，所述将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波，包括：
在正转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为二倍频谐波；
在反转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为二倍频谐波。
其中，所述滤除二倍频谐波，包括，使用陷波滤波器滤除二倍频谐波，使得所述二倍频谐波的输出为0和所述直流量的输出为220V/50Hz。
其中，所述滤除二倍频谐波之前，包括：
对所述直流量和二倍频谐波进行坐标映射转换，所述坐标映射转换的公式为：
或；
其中，ω为电网电压的角频率，xa、xb、xc分别为αβ坐标系中的三轴分量，xd和xq分别为dq坐标系中的两轴分量，x为电压值或电流值。
其中，所述把被分离的正序分量和负序分量重新合成之后，还包括：
对被重新合成的正序分量和负序分量的输出量进行逆变处理。
第二方面，提供一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，包括：
分离单元，用于将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波；
滤除单元，用于滤除二倍频谐波后，把被分离的正序分量和负序分量重新合成，以便使三相输出电压的幅值基本相等。
其中，所述分离单元，具体用于：
在正转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为二倍频谐波；
在反转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为二倍频谐波。
其中，所述滤除二倍频谐波，包括，使用陷波滤波器滤除二倍频谐波，使得所述二倍频谐波的输出为0和所述直流量的输出为220V/50Hz。
其中，所述三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***还包括转换单元，所述转换单元，用于：
对所述直流量和二倍频谐波进行坐标映射转换，所述坐标映射转换的公式为：
或；
其中，ω为电网电压的角频率，xa、xb、xc分别为αβ坐标系中的三轴分量，xd和xq分别为dq坐标系中的两轴分量，x为电压值或电流值。
其中，所述三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***还包括逆变单元，所述逆变单元，用于对被重新合成的正序分量和负序分量的输出量进行逆变处理。
本发明的有益效果在于：一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法和控制***，包括分离单元和滤除单元，所述分离单元，用于将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波；所述滤除单元，用于滤除二倍频谐波后，把被分离的正序分量和负序分量重新合成，以便使三相输出电压的幅值基本相等。可见，该三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法和控制***，能够使三相半桥逆变器的三相输出电压的幅值基本相等，保持稳定输出，可实施性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法第一个实施例的方法流程图。
图2是本发明提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法第二个实施例的方法流程图。
图3是本发明提供的应用三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法进行正序分量和负序分量分离的控制框图。
图4是本发明提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法的正序分量和负序分量的控制框图。
图5是本发明提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***第一个实施例的结构方框图。
图6是本发明提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***第二个实施例的结构方框图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参考图1，其是本发明提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法第一个实施例的方法流程图。本发明实施例提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，可应用于各种形式的三相半桥逆变器。
该三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，包括：
步骤S101、将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波。
需要说明的是，交流电力***一般都是ABC三相的，而电力***的正序分量、负序分量和零序分量便是根据ABC三相的顺序来定的。其中，正序分量为A相领先B相120度，B相领先C相120度，C相领先A相120度。负序分量为A相落后B相120度，B相落后C相120度，C相落后A相120度。零序分量为ABC三相相位相同，哪一相也不领先，哪一相也不落后。
步骤S102、滤除二倍频谐波后，把被分离的正序分量和负序分量重新合成，以便使三相输出电压的幅值基本相等。
需要说明的是，实际应用的交流电力***不可避免会有一些损耗，绝对的三相输出电压的幅值相等一般是无法实现的，所以，只要求三相输出电压的幅值基本相等即可。
其中，滤除二倍频谐波和把被分离的正序分量和负序分量重新合成的方法很多，本领域技术人员可以根据公知常识，在本技术方案的技术背景下，选用各种形式，只要能够分别实现滤除二倍频谐波和把被分离的正序分量和负序分量重新合成的目的即可，此处不再举例赘述
本发明实施例提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，能够使三相半桥逆变器的三相输出电压的幅值基本相等，保持稳定输出，可实施性强。
实施例2
请参考图2，其是本发明提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法第二个实施例的方法流程图。本发明实施例的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法在第一个实施例的基础上，对把三相输出电压分离成正序分量和负序分量、滤除二倍频谐波和把被分离的正序分量和负序分量重新合成的过程分别进行了具体说明。
该三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，包括：
步骤S201a、在正转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为二倍频谐波。
步骤S201b、在反转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为二倍频谐波。
需要说明的是，步骤S201a和步骤S201b并无先后顺序之分，两者择一实施。
步骤S202、对所述直流量和二倍频谐波进行坐标映射转换。
其中，所述坐标映射转换的公式为：
或；
其中，ω为电网电压的角频率，xa、xb、xc分别为αβ坐标系中的三轴分量，xd和xq分别为dq坐标系中的两轴分量，x为电压值或电流值。
上述两式实际上是abc坐标系与正转dq坐标系之间的转换关系，只要将式子中的ωt改为-ωt，即可得到abc坐标系与反转dq坐标系之间的转换关系。需要特别注意的是，对于输出的调制波应该加以限幅，以防止出现过调制的现象。
需要说明的是：
在αβ两相静止坐标系中，输出电压的正序分量与负序分量分别以大小相等、方向相反的角速度ω和-ω同步反向旋转。表达式为：
uαβ＝ejωtupdq+e-jωtundq，
上式中ω为电网电压的角频率，updq和undq分别为输出三相电压的正序分量、负序分量在dq坐标系下的分量，
在dq两相同步旋转坐标系中，对上式变形整理可得：
e-jωtuαβ＝updq+e-2jωtundq，
也就是说，在正转dq坐标系中，正序分量转化为直流量，而负序分量则转化为二倍频的谐波分量；同理，如果将dq坐标系以角速度-ω反方向旋转，则负序分量转化为直流量，而正序分量转化为二倍频谐波。
对于二倍频谐波，可以用滤波器将其滤除。那么在正转dq坐标系中，就只含有输出电压的正序分量；在反转dq坐标系中，就只含有输出电压的负序分量。此时只要令负序分量的给定值为0，即可完全抑制负序分量，使三相输出电压的幅值基本相等。
步骤S203、使用陷波滤波器滤除二倍频谐波，使得所述二倍频谐波的输出为0和所述直流量的输出为220V/50Hz。
陷波滤波器是指对某一个特定频率(在这里特指二倍频)的信号具有很强的衰减作用，而对于其它频率的信号则几乎没有干扰的一种特殊的滤波器。陷波滤波器的传递函数为：
H ( s ) = s 2 + ω 0 2 s 2 + Q s + ω 0 2
其中，ω0为所希望滤除的频率。Q是一个控制ω0处频率及其附近频率的衰减倍数的物理量。一般来说，Q越大，衰减的倍数也就越大。一般情况下，Q需要取较大的值，因为国家电网规范中有规定，电网电压的频率可以波动±2.5Hz，也就是47.5Hz到52.5Hz。当电网电压的频率出现波动时，陷波滤波器应该仍然能够对二倍频谐波做到很大的衰减。
请参考图3，其是本发明提供的应用三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法进行正序分量和负序分量分离的控制框图。其中，ua、ub、uc分别为三相输出量，abc/dq+和abc/dq-代表两相静止αβ坐标系下的数学模型和同步旋转dq坐标系下的数学模型的坐标转换过程，滤波器代表滤波过程。
步骤S204、把被分离的正序分量和负序分量重新合成，以便使三相输出电压的幅值基本相等。
步骤S205、对被重新合成的正序分量和负序分量的输出量进行逆变处理。
请参考图4，其是本发明提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法的正序分量和负序分量的控制框图。其中，0为给定值，und是采样值，PI为比例积分控制
本发明实施例提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，能够使三相半桥逆变器的三相输出电压的幅值基本相等，保持稳定的220V/50Hz的输出，可实施性强。
以下为本发明实施例提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***的实施例。三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***的实施例与上述的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法的实施例属于同一构思，三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法的实施例。该***是用计算机程序来实现的，该***是用计算机程序实现的功能软件架构。
实施例3
请参考图5，其是本发明提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***第一个实施例的结构方框图。本发明实施例提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，可应用于各种形式的三相半桥逆变器。
该三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，包括：
分离单元，用于将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波；
滤除单元，用于滤除二倍频谐波后，把被分离的正序分量和负序分量重新合成，以便使三相输出电压的幅值基本相等。
本发明实施例提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，能够使三相半桥逆变器的三相输出电压的幅值基本相等，保持稳定输出，可实施性强。
实施例4
请参考图6，其是本发明提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***第二个实施例的结构方框图。本发明实施例提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***在第一个实施例的基础上，增加了转换单元和逆变单元。
该三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，包括：
分离单元，用于将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波；
滤除单元，用于滤除二倍频谐波后，把被分离的正序分量和负序分量重新合成，以便使三相输出电压的幅值基本相等。
其中，所述分离单元，具体用于：
在正转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为二倍频谐波；
在反转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为二倍频谐波。
其中，所述滤除二倍频谐波，包括，使用陷波滤波器滤除二倍频谐波，使得所述二倍频谐波的输出为0和所述直流量的输出为220V/50Hz。
其中，所述三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***还包括转换单元，所述转换单元，用于：
对所述直流量和二倍频谐波进行坐标映射转换，所述坐标映射转换的公式为：
或；
其中，ω为电网电压的角频率，xa、xb、xc分别为αβ坐标系中的三轴分量，xd和xq分别为dq坐标系中的两轴分量，x为电压值或电流值。
其中，所述三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***还包括逆变单元，所述逆变单元，用于对被重新合成的正序分量和负序分量的输出量进行逆变处理。
本发明实施例提供的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，能够使三相半桥逆变器的三相输出电压的幅值基本相等，保持稳定的220V/50Hz的输出，可实施性强。
一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法和控制***，能够使三相半桥逆变器的三相输出电压的幅值基本相等，保持稳定输出，可实施性强。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括存储器、磁盘或光盘等。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，其特征在于，包括：
将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波；
滤除二倍频谐波后，把被分离的正序分量和负序分量重新合成，以便使三相输出电压的幅值基本相等。
2.根据权利要求1所述的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，其特征在于，所述将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波，包括：
在正转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为二倍频谐波；
在反转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为二倍频谐波。
3.根据权利要求1所述的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，其特征在于，所述滤除二倍频谐波，包括，使用陷波滤波器滤除二倍频谐波，使得所述二倍频谐波的输出为0和所述直流量的输出为220V/50Hz。
4.根据权利要求1所述的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，其特征在于，所述滤除二倍频谐波之前，包括：
对所述直流量和二倍频谐波进行坐标映射转换，所述坐标映射转换的公式为：
或；
其中，ω为电网电压的角频率，xa、xb、xc分别为αβ坐标系中的三轴分量，xd和xq分别为dq坐标系中的两轴分量，x为电压值或电流值。
5.根据权利要求1所述的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制方法，其特征在于，所述把被分离的正序分量和负序分量重新合成之后，还包括：
对被重新合成的正序分量和负序分量的输出量进行逆变处理。
6.一种三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，其特征在于，包括：
分离单元，用于将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量和负序分量分离，以便产生直流量和二倍频谐波；
滤除单元，用于滤除二倍频谐波后，把被分离的正序分量和负序分量重新合成，以便使三相输出电压的幅值基本相等。
7.根据权利要求6所述的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，其特征在于，所述分离单元，具体用于：
在正转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为二倍频谐波；
在反转dq坐标系中，将三相半桥逆变器的三相输出电压的负序分量转化为直流量，将三相半桥逆变器的三相输出电压的正序分量转化为二倍频谐波。
8.根据权利要求6所述的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，其特征在于，所述滤除二倍频谐波，包括，使用陷波滤波器滤除二倍频谐波，使得所述二倍频谐波的输出为0和所述直流量的输出为220V/50Hz。
9.根据权利要求6所述的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，其特征在于，所述三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***还包括转换单元，所述转换单元，用于：
对所述直流量和二倍频谐波进行坐标映射转换，所述坐标映射转换的公式为：
或；
其中，ω为电网电压的角频率，xa、xb、xc分别为αβ坐标系中的三轴分量，xd和xq分别为dq坐标系中的两轴分量，x为电压值或电流值。
10.根据权利要求6所述的三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***，其特征在于，所述三相半桥逆变器的不平衡负载的控制***还包括逆变单元，所述逆变单元，用于对被重新合成的正序分量和负序分量的输出量进行逆变处理。
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