CN115133794A - 一种基于spwm的中点电位平衡控制方法 - Google Patents

一种基于spwm的中点电位平衡控制方法 Download PDF

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Abstract

一种基于spwm的中点电位平衡控制方法，通过采样中点电压，根据调制比
Figure 219560DEST_PATH_IMAGE001
、调节系数
Figure 43160DEST_PATH_IMAGE002
，不断计算当前时刻偏置量，得到最小值时的调节值，与标准调制波相加，得到最终的spwm调制波，实现对中点电压的平衡控制。通过减小中点电流的脉冲幅值，控制中点电压波动。中点电位控制计算量小，易于实现，此方法提高了中点电位稳定性，降低了复杂度，提高了***性能指标。

Description

一种基于spwm的中点电位平衡控制方法
技术领域
本发明涉及三电平变化器控制领域，具体涉及一种基于spwm的中点电位平衡控制方法。
背景技术
近些年来，三电平变换器在市场上收到了广泛的欢迎，相比两电平变换器，其具有高质量的波形输出，较低的谐波含量。常见的三电平PWM整流器拓扑有NPC型三电平和T型三电平等。如何对中点电位进行平衡控制，是三电平变换器在正常工作时普遍面临的问题。
针对三电平变换器中点电位不平衡问题，目前大部分是采用空间矢量法、零序分量注入法、双调制波法等方法；空间矢量法算法复杂，不易于实现；零序分量注入法易于产生3倍输出频率波动；双调制波法将调制波重构，使得一个开关周期内中点平均电流和为零，进而消除了中点电压波动，但是双调制波无法直接应用不对称电压工况。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种实现对中点电压的平衡控制的方法。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于spwm的中点电位平衡控制方法，包括如下步骤：
a)通过公式
Figure 564696DEST_PATH_IMAGE001
计算得到三电平PWM整流器的相调节系数
Figure 984176DEST_PATH_IMAGE002
的上限值
Figure 69944DEST_PATH_IMAGE003
，通过公式
Figure 636142DEST_PATH_IMAGE004
计算得到三电平PWM整流器的相调节系数
Figure 250795DEST_PATH_IMAGE002
的上限值
Figure 141259DEST_PATH_IMAGE005
，通过公式
Figure 30718DEST_PATH_IMAGE006
计算得到三电平PWM整流器的相调节系数
Figure 175391DEST_PATH_IMAGE002
的上限值
Figure 508415DEST_PATH_IMAGE007
，式中为调制比，
Figure 636908DEST_PATH_IMAGE008
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 48166DEST_PATH_IMAGE009
相调制波，
Figure 844084DEST_PATH_IMAGE010
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 597276DEST_PATH_IMAGE011
相调制波、
Figure 432639DEST_PATH_IMAGE012
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 663901DEST_PATH_IMAGE013
相调制波，
Figure 314325DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure 222107DEST_PATH_IMAGE015
的相位角，
Figure 325192DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure 360144DEST_PATH_IMAGE010
的相位角、
Figure 350228DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 179644DEST_PATH_IMAGE012
的相位角，
Figure 35604DEST_PATH_IMAGE018
为PWM整流器输入电流的幅值，
Figure 592356DEST_PATH_IMAGE019
为采样间隔时间，
Figure 217373DEST_PATH_IMAGE020
为PWM整流器中的电容容值；
b)通过公式
Figure 952111DEST_PATH_IMAGE021
计算得到电压值
Figure 774661DEST_PATH_IMAGE022
，式中
Figure 885837DEST_PATH_IMAGE023
，得到15个电压值
Figure 99780DEST_PATH_IMAGE022
，15个电压值中最小值为
Figure 785845DEST_PATH_IMAGE024
，该
Figure 85240DEST_PATH_IMAGE024
对应的
Figure 265685DEST_PATH_IMAGE025
为
Figure 350447DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 692567DEST_PATH_IMAGE027
为三电平PWM整流器的中点电压差，
Figure 479257DEST_PATH_IMAGE008
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 447082DEST_PATH_IMAGE009
相调制波，
Figure 901197DEST_PATH_IMAGE028
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 414218DEST_PATH_IMAGE029
相调制波、
Figure 173358DEST_PATH_IMAGE012
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 695606DEST_PATH_IMAGE013
相调制波，
Figure 738648DEST_PATH_IMAGE030
为
Figure 406259DEST_PATH_IMAGE009
相的采样电流，
Figure 433121DEST_PATH_IMAGE031
为
Figure 493481DEST_PATH_IMAGE029
相的采样电流，
Figure 407341DEST_PATH_IMAGE032
为
Figure 527744DEST_PATH_IMAGE013
相的采样电流；
c)通过公式
Figure 510743DEST_PATH_IMAGE033
计算得到调节系数
Figure 92903DEST_PATH_IMAGE034
；
d)对调节系数
Figure 110538DEST_PATH_IMAGE034
进行幅值限制，计算得到限幅后的最终的调制波
Figure 667421DEST_PATH_IMAGE035
；
e)将调制波
Figure 749686DEST_PATH_IMAGE035
与载波比较后生成spwm波，通过spwm波驱动三电平PWM整流器工作。
进一步的，步骤d)中通过公式
Figure 479744DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 945361DEST_PATH_IMAGE037
计算得到限幅后的调制波
Figure 486195DEST_PATH_IMAGE035
，调制波
Figure 37262DEST_PATH_IMAGE035
均不大于1的同时不小于-1。
本发明的有益效果是：通过采样中点电压，根据调制比
Figure 571011DEST_PATH_IMAGE038
、调节系数
Figure 641867DEST_PATH_IMAGE002
，不断计算当前时刻偏置量，得到最小值时的调节值，与标准调制波相加，得到最终的spwm调制波，实现对中点电压的平衡控制。通过减小中点电流的脉冲幅值，控制中点电压波动。中点电位控制计算量小，易于实现，此方法提高了中点电位稳定性，降低了复杂度，提高了***性能指标。
附图说明
图1为本发明的添加偏置量后最终输出的三相调制波。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明做进一步说明。
一种基于spwm的中点电位平衡控制方法，包括如下步骤：
a)通过公式
Figure 602869DEST_PATH_IMAGE039
计算得到三电平PWM整流器的相调节系数
Figure 657544DEST_PATH_IMAGE002
的上限值
Figure 729405DEST_PATH_IMAGE003
，通过公式
Figure 904035DEST_PATH_IMAGE040
计算得到三电平PWM整流器的相调节系数
Figure 317830DEST_PATH_IMAGE002
的上限值
Figure 312331DEST_PATH_IMAGE005
，通过公式
Figure 187883DEST_PATH_IMAGE041
计算得到三电平PWM整流器的相调节系数
Figure 233330DEST_PATH_IMAGE002
的上限值
Figure 801715DEST_PATH_IMAGE007
，式中为调制比，
Figure 549091DEST_PATH_IMAGE008
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 979066DEST_PATH_IMAGE009
相调制波，
Figure 128288DEST_PATH_IMAGE028
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 601995DEST_PATH_IMAGE029
相调制波、
Figure 587399DEST_PATH_IMAGE012
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 804754DEST_PATH_IMAGE013
相调制波，
Figure 542903DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure 197963DEST_PATH_IMAGE015
的相位角，
Figure 654352DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure 675398DEST_PATH_IMAGE028
的相位角、
Figure 815523DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 631033DEST_PATH_IMAGE012
的相位角，
Figure 574718DEST_PATH_IMAGE018
为PWM整流器输入电流的幅值，
Figure 150187DEST_PATH_IMAGE019
为采样间隔时间，
Figure 128507DEST_PATH_IMAGE020
为PWM整流器中的电容容值。
b)通过公式
Figure 114918DEST_PATH_IMAGE042
计算得到电压值
Figure 296631DEST_PATH_IMAGE022
，式中
Figure 659480DEST_PATH_IMAGE023
，得到15个电压值
Figure 492306DEST_PATH_IMAGE022
，15个电压值中最小值为
Figure 665930DEST_PATH_IMAGE024
，该
Figure 318628DEST_PATH_IMAGE024
对应的
Figure 219588DEST_PATH_IMAGE025
为
Figure 923233DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 251446DEST_PATH_IMAGE027
为三电平PWM整流器的中点电压差，
Figure 657020DEST_PATH_IMAGE008
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 846824DEST_PATH_IMAGE009
相调制波，
Figure 654243DEST_PATH_IMAGE028
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 153357DEST_PATH_IMAGE029
相调制波、
Figure 796959DEST_PATH_IMAGE012
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 39722DEST_PATH_IMAGE013
相调制波，
Figure 436068DEST_PATH_IMAGE030
为
Figure 371663DEST_PATH_IMAGE009
相的采样电流，
Figure 496702DEST_PATH_IMAGE031
为
Figure 543155DEST_PATH_IMAGE029
相的采样电流，
Figure 59587DEST_PATH_IMAGE032
为
Figure 651237DEST_PATH_IMAGE013
相的采样电流。
c)通过公式
Figure 518699DEST_PATH_IMAGE043
计算得到调节系数
Figure 368843DEST_PATH_IMAGE034
。
d)对调节系数
Figure 490514DEST_PATH_IMAGE034
进行幅值限制，计算得到限幅后的最终的调制波
Figure 502332DEST_PATH_IMAGE035
。
e)将调制波
Figure 857090DEST_PATH_IMAGE035
与载波比较后生成spwm波，通过spwm波驱动三电平PWM整流器工作。通过采样中点电压，根据调制比
Figure 730499DEST_PATH_IMAGE038
、调节系数
Figure 221523DEST_PATH_IMAGE002
，不断计算当前时刻偏置量，得到最小值时的调节值，与标准调制波相加，得到最终的spwm调制波，实现对中点电压的平衡控制。通过减小中点电流的脉冲幅值，控制中点电压波动。中点电位控制计算量小，易于实现，此方法提高了中点电位稳定性，降低了复杂度，提高了***性能指标。
进一步的，步骤d)中通过公式
Figure 669822DEST_PATH_IMAGE044
、
Figure 997030DEST_PATH_IMAGE045
计算得到限幅后的调制波
Figure 454556DEST_PATH_IMAGE035
，调制波
Figure 800086DEST_PATH_IMAGE035
均不大于1的同时不小于-1。即小于等于1且大于等于-1的调制波
Figure 904440DEST_PATH_IMAGE035
被去除。限幅后调节系数
Figure 968211DEST_PATH_IMAGE002
的值不会使便宜后调制波大于1或小于-1，保证调制波不超调。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于spwm的中点电位平衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)通过公式
Figure 333081DEST_PATH_IMAGE001
计算得到三电平PWM整流器的相调节系数
Figure 815009DEST_PATH_IMAGE002
的上限值
Figure 339531DEST_PATH_IMAGE003
，通过公式
Figure 625019DEST_PATH_IMAGE004
计算得到三电平PWM整流器的相调节系数
Figure 175080DEST_PATH_IMAGE002
的上限值
Figure 229624DEST_PATH_IMAGE005
，通过公式
Figure 190627DEST_PATH_IMAGE006
计算得到三电平PWM整流器的相调节系数
Figure 239442DEST_PATH_IMAGE002
的上限值
Figure 311303DEST_PATH_IMAGE007
，式中为调制比，
Figure 485933DEST_PATH_IMAGE008
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 368569DEST_PATH_IMAGE009
相调制波，
Figure 628649DEST_PATH_IMAGE010
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 504201DEST_PATH_IMAGE011
相调制波、
Figure 549649DEST_PATH_IMAGE012
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 852454DEST_PATH_IMAGE013
相调制波，
Figure 334251DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure 29806DEST_PATH_IMAGE015
的相位角，
Figure 179027DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure 652734DEST_PATH_IMAGE010
的相位角、
Figure 621827DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 589914DEST_PATH_IMAGE018
的相位角，
Figure 859221DEST_PATH_IMAGE019
为PWM整流器输入电流的幅值，
Figure 520141DEST_PATH_IMAGE020
为采样间隔时间，
Figure 976530DEST_PATH_IMAGE021
为PWM整流器中的电容容值；
b)通过公式
Figure 997576DEST_PATH_IMAGE022
计算得到电压值
Figure 606543DEST_PATH_IMAGE023
，式中
Figure 953210DEST_PATH_IMAGE024
，得到15个电压值
Figure 162475DEST_PATH_IMAGE023
，15个电压值中最小值为
Figure 472365DEST_PATH_IMAGE025
，该
Figure 450685DEST_PATH_IMAGE025
对应的
Figure 171516DEST_PATH_IMAGE026
为
Figure 612950DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 975798DEST_PATH_IMAGE028
为三电平PWM整流器的中点电压差，
Figure 74204DEST_PATH_IMAGE008
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 716669DEST_PATH_IMAGE009
相调制波，
Figure 166105DEST_PATH_IMAGE029
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 67065DEST_PATH_IMAGE030
相调制波、
Figure 505131DEST_PATH_IMAGE012
为三电平PWM整流器的原始的
Figure 833344DEST_PATH_IMAGE013
相调制波，
Figure 973338DEST_PATH_IMAGE031
为
Figure 959880DEST_PATH_IMAGE009
相的采样电流，
Figure 501720DEST_PATH_IMAGE032
为
Figure 834DEST_PATH_IMAGE030
相的采样电流，
Figure 644436DEST_PATH_IMAGE033
为
Figure 152778DEST_PATH_IMAGE013
相的采样电流；
c)通过公式
Figure 549124DEST_PATH_IMAGE034
计算得到调节系数
Figure 501031DEST_PATH_IMAGE035
；
d)对调节系数
Figure 881197DEST_PATH_IMAGE035
进行幅值限制，计算得到限幅后的最终的调制波
Figure 662071DEST_PATH_IMAGE036
；
e)将调制波
Figure 194814DEST_PATH_IMAGE037
与载波比较后生成spwm波，通过spwm波驱动三电平PWM整流器工作。
2.步骤d)中通过公式
Figure 301311DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure 185084DEST_PATH_IMAGE039
计算得到限幅后的调制波
Figure 35228DEST_PATH_IMAGE037
，调制波
Figure 406167DEST_PATH_IMAGE037
均不大于1的同时不小于-1。
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吕建国 等: ""动态搜索调节调制波偏置的 SPWM 三电平逆变器中点电压平衡控制方法"", 《电力自动化设备》 *

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