CN106208775B - 半周期三相t型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法 - Google Patents
半周期三相t型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106208775B CN106208775B CN201610766959.5A CN201610766959A CN106208775B CN 106208775 B CN106208775 B CN 106208775B CN 201610766959 A CN201610766959 A CN 201610766959A CN 106208775 B CN106208775 B CN 106208775B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- voltage
- control parameter
- phase
- pulse width
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 2
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 2
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/487—Neutral point clamped inverters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本发明是一种半周期三相T型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法,其特点是,改变均衡控制周期,每半个周期对电容中点电压进行一次采样得到电压差;根据负载电流的幅值计算增益系数,对电压差进行PI运算,得到控制参数;对控制参数根据电流有效值进行限幅,进而得到新的调制波,将其与载波比较得到最终驱动开关管的PWM信号。该方法不用检测电容中点电流,不用判断桥臂工作状态,能够有效减小电容中点电压波动幅值,提高变流器输出电能质量,具有科学合理,适用性强,应用范围广,效果佳等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子领域,是一种半周期三相T型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法。
背景技术
三相T型三电平变流器具有开关损耗小、电能转换效率高、输出电流谐波含量少和所需滤波电感值小的优点,在光伏发电和风力发电等新能源发电领域得到广泛应用。然而,三相T型三电平变流器存在直流电容中点电压不平衡问题,理想情况下,两电容电压相等,均为1/2直流母线电压,实际工况下,两直流分压电容充放电不同步,导致两电容电压不相等,引起直流电容中点电压不平衡,造成逆变器输出电流波形质量恶化,图1为电容中点电压波动波形。当电容中点电压严重不平衡时,会造成直流滤波电容和桥臂上的开关管承受较高的直流电压,减少电容和开关管的工作寿命,最终导致电容击穿和开关管过压损坏。
现有针对三相T型三电平变流器正弦脉冲宽度调制(Sinusoidal Pulse WidthModulation,SPWM)方法的电容中点电压平衡控制一般采用直流电容电压偏差前馈控制方法,但此控制方法只能应用在调制比较小的场合,且只对固定的输出功率均压效果好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服现有技术的不足,提供一种科学合理,适用性强,应用范围广,效果佳的半周期三相T型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法,通过改变均衡控制周期以及根据负载电流的幅值来动态调节控制参数,解决三相T型三电平变流器直流侧电容中点电压不平衡的问题,减小电容中点电压波动幅值,提高变流器输出电能质量。
解决其技术问题采用的技术方案是:一种半周期三相T型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法,其特征是,它包括的内容有:
设一个开关周期起始时刻为t0,中间时刻为t1,结束时刻为t2;
在每个开关周期起始时刻t0采集变流器交流侧输出电流,得到a、b、c三相电流瞬时值ia、ib和ic;
如果完成一个调制波周期的电流信号采集,则采用均方根算法计算电流有效值Irms,计算公式为:其中,n为采样次数,ikx为第k次电流采样值,x为a、b、c三相;
在每个开关周期的起始时刻t0采集直流侧上下两电容电压,得到两电容电压分别为uc10和uc20,然后求出电容电压差值Δuc0,公式为:Δuc0=uc10-uc20;
根据电流有效值计算增益系数k0,对增益系数k0和电压差值Δuc0进行PI运算,得到电压控制参数uro0;
根据电流有效值对电压控制参数uro0进行限幅,得到新的电压控制参数uro0’,进而得到新的调制波urx0’,公式为:urx0’=uro0’+urx,其中urx为原始调制波;
利用脉冲宽度调制原理,新的调制波urx0’与载波utr比较,得到前半周期驱动开关管的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号;
在每个开关周期的中间时刻t1采集直流侧上下两电容电压,得到两电容电压分别为uc11和uc21,然后求出电容电压差值Δuc1,公式为:Δuc1=uc11-uc21;
根据电流有效值计算增益系数k1,对增益系数k1和电压差值Δuc1进行PI运算,得到电压控制参数uro1;
根据电流有效值对电压控制参数uro1进行限幅,得到新的电压控制参数uro1’,进而得到新的调制波urx1’,公式为:urx1’=uro1’+urx,其中urx为原始调制波;
利用脉冲宽度调制原理,新的调制波urx1’与载波utr比较,得到后半周期驱动开关管的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号。
本发明的半周期三相T型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法,通过每个开关周期进行两次电容中点电压平衡控制,并根据输出电流动态调节控制参数,有效减小了三相T型三电平变流器电容中点电压波动幅值,提高了输出电能质量。具有科学合理,适用性强,应用范围广等优点。
附图说明
图1是每个开关周期内的采样时刻;
图2是半周期三相T型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法框图;
图3是电容中点电压波动波形示意图;
图4是依据本发明的控制方法控制变流器电容中点电压的波形示意图,在t=1s时,控制方法起作用。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的三相T型三电平逆变器正弦脉冲宽度调制方法进行详细说明。
参照图1和图2,本发明的三相T型三电平逆变器正弦脉冲宽度调制方法,包括以下内容:
1)当变流器采用双载波同相型SPWM控制方法时,在一个载波周期内三相调制波ura、urb和urc与两个载波utr1和utr2进行比较得到各相共六个开关管PWM驱动信号TA1、TA2、TB1、TB2、TC1和TC2,控制各相开关管的开断。设一个开关周期起始时刻为t0,中间时刻为t1,结束时刻为t2;
2)在每个开关周期的t0时刻采集变流器交流侧输出电流,得到a、b、c三相电流瞬时值ia、ib和ic。如果完成一个调制波周期的电流信号采集,则采用均方根算法计算电流有效值,计算公式为:其中,n为采用次数,ikx为第k次电流采样值;
3)在每个开关周期的起始时刻t0采集直流侧上下两电容电压,得到两电容电压分别为uc10和uc20。然后求出两电容电压差值Δuc0,公式为:Δuc0=uc10-uc20。根据电流有效值计算增益系数k0,对增益系数k0和电压差值Δuc0进行PI运算,得到电压控制参数uro0。根据电流有效值对电压控制参数uro0进行限幅,得到新的电压控制参数uro0’。将新的电压控制参数uro0’加入到原始调制波urx上,得到新的调制波urx0’。利用脉冲宽度调制原理,新的调制波urx0’与载波utr比较,得到前半周期驱动开关管的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号;
4)在每个开关周期的中间时刻t1采集直流侧上下两电容电压,得到两电容电压分别为uc11和uc21。然后求出两电容电压差值Δuc1,公式为:Δuc1=uc11-uc21。根据电流有效值计算增益系数k1,对增益系数k1和电压差值Δuc1进行PI运算,得到电压控制参数uro1。根据电流有效值对电压控制参数uro1进行限幅,得到新的电压控制参数uro1’。将新的电压控制参数uro1’加入到原始调制波urx上,得到新的调制波urx1’。利用脉冲宽度调制原理,新的调制波urx1’与载波utr比较,得到后半周期驱动开关管的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号;
5)新的调制波包含均衡电容中点电压的直流分量,与载波比较后,生成的PWM信号驱动各相开关管开断。图3和图4分别为电容中点电压波动波形和在t=1s时该控制方法起作用的波形示意图,可以看出,在均压控制方法作用之作用后,直流侧其波动幅值显著降低,实现了电容中点电压的平衡控制。
本发明的半周期三相T型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法,在每个开关周期进行2次电容中点电压平衡控制,并根据输出电流动态调节控制参数,有效减小三相T型三电平变流器电容中点电压波动幅值,提高了输出电能质量。同时该方法不用检测电容中点电流,不用判断桥臂工作状态,只需检测电容电压即可实现电容中点电压平衡控制,其控制简单、实现成本低。
本发明不局限于本具体实施方式,对于本领域技术人员来说,不经过创造性劳动的简单复制和改进均属于本发明权利要求所保护的范围。
Claims (1)
1.一种半周期三相T型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法,其特征是,它包括的内容有:
设一个开关周期起始时刻为t0,中间时刻为t1,结束时刻为t2;
在每个开关周期起始时刻t0采集变流器交流侧输出电流,得到a、b、c三相电流瞬时值ia、ib和ic;
如果完成一个调制波周期的电流信号采集,则采用均方根算法计算电流有效值Irms,计算公式为:其中,n为采样次数,ikx为第k次电流采样值,x为a、b、c三相;
在每个开关周期的起始时刻t0采集直流侧上下两电容电压,得到两电容电压分别为uc10和uc20,然后求出电容电压差值Δuc0,公式为:Δuc0=uc10-uc20;
根据电流有效值计算增益系数k0,对增益系数k0和电压差值Δuc0进行PI运算,得到电压控制参数uro0;
根据电流有效值对电压控制参数uro0进行限幅,得到新的电压控制参数uro0’,进而得到新的调制波urx0’,公式为:urx0’=uro0’+urx,其中urx为原始调制波;
利用脉冲宽度调制原理,新的调制波urx0’与载波utr比较,得到前半周期驱动开关管的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号;
在每个开关周期的中间时刻t1采集直流侧上下两电容电压,得到两电容电压分别为uc11和uc21,然后求出电容电压差值Δuc1,公式为:Δuc1=uc11-uc21;
根据电流有效值计算增益系数k1,对增益系数k1和电压差值Δuc1进行PI运算,得到电压控制参数uro1;
根据电流有效值对电压控制参数uro1进行限幅,得到新的电压控制参数uro1’,进而得到新的调制波urx1’,公式为:urx1’=uro1’+urx,其中urx为原始调制波;
利用脉冲宽度调制原理,新的调制波urx1’与载波utr比较,得到后半周期驱动开关管的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610766959.5A CN106208775B (zh) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | 半周期三相t型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610766959.5A CN106208775B (zh) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | 半周期三相t型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106208775A CN106208775A (zh) | 2016-12-07 |
CN106208775B true CN106208775B (zh) | 2019-06-11 |
Family
ID=58088994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610766959.5A Active CN106208775B (zh) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | 半周期三相t型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106208775B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107317494B (zh) * | 2017-08-09 | 2019-11-29 | 科华恒盛股份有限公司 | 一种三电平变换器及其母线中点的平衡控制方法及装置 |
CN107332250B (zh) * | 2017-08-29 | 2024-02-02 | 杭州电子科技大学 | 一种基于三相逆变器的多模式电压暂升暂降电源 |
CN107732934A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-02-23 | 哈尔滨理工大学 | 一种容错型静止无功发生器以及其直流侧母线中点电位偏移的抑制方法 |
CN112597730B (zh) * | 2021-03-04 | 2021-06-04 | 清华四川能源互联网研究院 | T型三电平变流器仿真方法、装置、电子设备及存储介质 |
CN116032138B (zh) * | 2023-03-29 | 2023-07-07 | 深圳市首航新能源股份有限公司 | 驱动方法、驱动装置、逆变电路与逆变器 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5321599A (en) * | 1992-02-12 | 1994-06-14 | Hitachi, Ltd. | Control apparatus for suppressing a third harmonic neutral point voltage in a three level inverter |
JP2826926B2 (ja) * | 1992-07-27 | 1998-11-18 | 株式会社日立製作所 | パルス幅変調装置 |
CN102710163A (zh) * | 2012-05-22 | 2012-10-03 | 华中科技大学 | 一种基于区间选择的npc型三电平逆变器中点电压控制方法 |
CN102761284A (zh) * | 2012-07-02 | 2012-10-31 | 西安交通大学 | 单相二极管钳位三电平中点电位不平衡精确控制方法 |
CN104065291A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-24 | 南京理工大学 | 具有低频振荡抑制功能的中点电压平衡控制***及方法 |
-
2016
- 2016-08-29 CN CN201610766959.5A patent/CN106208775B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5321599A (en) * | 1992-02-12 | 1994-06-14 | Hitachi, Ltd. | Control apparatus for suppressing a third harmonic neutral point voltage in a three level inverter |
JP2826926B2 (ja) * | 1992-07-27 | 1998-11-18 | 株式会社日立製作所 | パルス幅変調装置 |
CN102710163A (zh) * | 2012-05-22 | 2012-10-03 | 华中科技大学 | 一种基于区间选择的npc型三电平逆变器中点电压控制方法 |
CN102761284A (zh) * | 2012-07-02 | 2012-10-31 | 西安交通大学 | 单相二极管钳位三电平中点电位不平衡精确控制方法 |
CN104065291A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-24 | 南京理工大学 | 具有低频振荡抑制功能的中点电压平衡控制***及方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Variable Modulation Offset SPWM Control to Balance the Neutral-Point Voltage for Three-Level Inverters;Jianguo Lyu等;《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》;20151231;第7181-7192页 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106208775A (zh) | 2016-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106208775B (zh) | 半周期三相t型三电平变流器电容中点电压平衡控制方法 | |
CN103227581B (zh) | 一种谐波下垂控制的逆变器并联谐波环流抑制方法 | |
CN103280838B (zh) | 一种基于开绕组结构的风力发电高压直流并网***及其控制方法 | |
CN103236798B (zh) | 一种三电平逆变器死区补偿控制方法 | |
CN107093954B (zh) | 带boost升压的两级式三相四桥臂逆变***及控制策略 | |
CN101478239A (zh) | 三相逆变电源控制方法及其装置 | |
CN105680712B (zh) | Shepwm控制电路、两台t型三电平shepwm逆变器并联***及其方法 | |
CN102075107B (zh) | 一种三相四线制dc/ac变换器主电路及其控制方法 | |
CN102255550B (zh) | 基于三相桥式逆变电路的电源裂相装置及其控制方法 | |
CN203377835U (zh) | 矿用防爆型三电平变频调速装置 | |
CN105703689A (zh) | 大功率无刷双馈电机三电平双向变频调速*** | |
CN102255545A (zh) | 两相逆变电源***及其综合控制方法 | |
CN202435296U (zh) | 风力发电中单相整流升压电路 | |
CN204190626U (zh) | 四象限二极管箝位式三电平功率变换器 | |
CN103973137A (zh) | 改进型空间矢量控制的三相pwm整流***及其控制方法 | |
CN107196547B (zh) | 一种三相双buck并网逆变器的对称全周期调制方法 | |
CN201533174U (zh) | 能量回馈装置 | |
CN201369684Y (zh) | 三相逆变电源分相pi比例积分控制装置 | |
CN107546996B (zh) | 一种全范围中点电位平衡的三电平变流器的调制方法 | |
CN204809873U (zh) | 基于tnpc型的三相静止无功发生器 | |
CN102664549B (zh) | 一种基于功率器件开关分配的级联型逆变器电压平衡控制方法 | |
CN202004660U (zh) | 一种高压变频器的不控制整流单元的直流过压控制*** | |
CN109802405B (zh) | 基于电网电压异常状态反馈的逆变器谐振抑制方法 | |
CN203313070U (zh) | Pwm整流模块及pwm整流模块集成电源 | |
CN202160125U (zh) | 三电平光伏并网逆变器直流电压平衡控制器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |