一种三电平逆变器的滞环控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及=电平逆变器控制技术领域，尤其设及一种=电平逆变器的滞环控制 方法。
【背景技术】
[0002] 滞环控制是一种基于电流暂态的控制方法，其动态响应快、鲁棒性好、硬件电路简 单、实时性好、控制精度较高，在逆变器控制领域有着广泛的应用。滞环控制的工作原理如 图1所示，将逆变桥实际输出的电流i郝指令电流i的差值输入滞环比较器，经滞环比较 器产生PWM脉冲驱动信号来控制主电路中开关器件的通断，从而实现逆变桥输出电流跟踪 电流指令信号变化的目的。
[0003] =电平逆变器具有效率高、输出纹波小、开关频率高等特点，=电平逆变器结构示 意如图2。滞环电流控制应用于=电平逆变器控制时，传统常见的跟踪控制方法是通过将输 出侧电压的极性作为附加条件来确定=电平逆变桥的输出电平，当输出电压为正极性时， 选择逆变桥输出正电平和零电平，当输出侧电压为负极性时，选择逆变桥输出负电平和零 电平。当滞环控制选择固定环宽控制时，逆变桥开关器件的开关频率会在很大范围内变化， 运将影响到输出滤波器对开关纹波的滤波效果，导致逆变器输出侧存在谐波。特别是在电 网电压在零点附近，开关频率会很常低，会导致输出电流产生崎变，导致滞环控制方法的优 势并没有在=电平逆变器中充分发挥。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于通过一种=电平逆变器的滞环控制方法，来解决W上【背景技术】 部分提到的问题。 阳〇化]为达此目的，本发明采用W下技术方案：
[0006] 一种S电平逆变器的滞环控制方法，其具体包括： 阳007] S101、当逆变桥实际输出的电流i式日指令电流i W的差值A i小于负向环宽（-H) 时，计算逆变桥实际输出电流it变化率、指令电流i f。/变化率，设定限制时间T imt，通过比较 判断，选择=电平逆变桥需要输出正电平U+或零电平状态，使逆变桥实际输出的电流i,上 升；
[000引 S102、当逆变桥实际输出的电流i郝指令电流i fW的差值A i大于正向环宽化） 时，计算逆变桥实际输出电流it变化率、指令电流i f。/变化率，设定限制时间T imt，通过比较 判断，选择=电平逆变桥需要输出负电平U或零电平状态，使逆变桥实际输出的电流i,下 降。
[0009] 特别地，所述步骤Sioi具体包括：若在t。位置，逆变桥实际输出的电流U和指令 电流iuf的差值Ai小于负向环宽（-H)，则改变逆变桥的输出状态，使逆变桥实际输出的电 流it上升；为保证逆变器的跟踪精度，需限制电流U的上升时间t。。，t。。不能大于限制时间 Tlmt；
[0010] 指令电流iref的变化率为
，在上升时间t。。时间内，iref的变化量Airef为
;在上升时间t。。内，由于指令电流i fw大小发生变化了 A i Uf,滞环的上环iup和下 环id。?的大小分别变化了 A i fpf;逆变桥实际输出电流U的变化率为
.其在t。。时间内， 勺变化量A U分别为
：;在上升时间t。。内，若电流i ,能够从滞环下限i d。?变化到 上限iup，A Il需要变化2 X化A i ref，即
[0011] 为使逆变桥实际输出的电流it上升，可选逆变桥输出状态有正电平U+或零电平两 种状态：
[0012] 选定逆变桥输出正电平状态时，电流勺变化速率为
其中U。为S电平逆 变器输出电压，L为=电平逆变桥后串联电感；选定逆变桥输出零电平状态时，电流i,的变 化速率关
；选定逆变桥输出正电平时电流勺上升率大于选定逆变桥输出零电平时 电流i J勺上升率；
[001引若逆变桥选定输出零电平时电流i請卽多在限制时间T Imt内能够达到上环，则选定 逆变桥输出零电平状态就能够保证逆变桥开关管的最低开关频率，进而保证逆变器的跟踪 精度，否则选定逆变桥输出正电平状态，即当
时，选定逆变桥 输出零电平状态，否则选定逆变桥输出正电平状态。
[0014] 特别地，所述步骤S102具体包括：若在ti位置，逆变桥实际输出的电流U和指令 电流iuf的差值Ai大于正向环宽（H)，则改变逆变桥的输出状态，使使逆变桥实际输出的 电流i J降；为保证逆变器的跟踪精度，需限制电流U的下降时间t Wf, twf不能大于限制 时间Timt;
[001引指令电流iref的变化率为
I在下降时间tw拥间内，ifW的变化量Aiw为
;在下降时间twf内，由于指令电流i W大小发生变化了 A i W，滞环的上环iup和 下环id。?的大小分别变化了 A i ref;逆变桥输出电流U的变化率为
，其在tw拥间内， 勺变化量A U分别为
；在下降时间twf内，若电流i ,能够从滞环上限i UP变化到 下限id。?，A Il需要变化-2 XH+A i ref，即
[0016] 为使逆变桥实际输出的电流Vf降，可选逆变桥输出状态有负电平U或零电平两 种状态：
[0017] 选定逆变桥输出负电平状态时，电流iJ勺变化速率为 ：;选定零电平时电流 it的变化速率为
；选定逆变桥输出负电平时电流it的下降率大于选定逆变桥输出零 电平电流勺下降率；
[0018] 若逆变桥选定输出零电平时电流i請卽多在限制时间T Imt内能够达到下环，则选 定逆变桥输出零电平就能够保证逆变桥开关管的最低开关频率，进而保证逆变器的跟踪 精度；若在限制时间Timt内电流U不能够达到下环，则选定逆变桥输出负电平状态；即当
时，选定逆变桥输出零电平状态，否则选定逆变桥输出负电 平状态。
[0019] 本发明提出的=电平逆变器的滞环控制方法实现了对=电平逆变器的可靠电流 滞环跟踪控制，限制了=电平逆变器滞环控制的最低开关频率，保证了=电平逆变器电流 跟踪效果，提高了逆变器性能；解决了传统的滞环控制S电平逆变器在输出电压过零点附 近开关频率过低，造成输出电流崎变的问题。
【附图说明】
[0020] 图1为滞环控制的工作原理图；
[0021] 图2为本发明实施例提供的=相=电平逆变器结构示意图；
[0022] 图3为本发明实施例提供的=电平逆变器的滞环控制方法原理图；
[0023] 图4为本发明实施例提供的滞环控制的电流变化原理图。
[0024] 图5-1和图5-2为本发明实施例提供的=电平逆变器的滞环控制方法的控 阳0巧]制效果波形；
[00%] 图6为本发明实施例提供的单相H桥=电平逆变器结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可W理解的是，此处所描述的具 体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描 述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0028] 请参照图3所示，图3为本发明实施例提供的=电平逆变器的滞环控制方法原理 图。本实施例中=电平逆变器的滞环控制方法具体包括：
[0029] =电平逆变桥的输出有正电平U+、负电平U和零电平=种状态。当逆变桥输出正 电平后，逆变桥输出电流it处于上升状态。当逆变桥输出负电平后，逆变桥输出电流U处 于下降状态。当逆变桥输出零电平后，逆变桥输出电流化方向可能上升也可能下降， 实际变化方向与电网电压的极性相关。
[0030] S101、当逆变桥实际输出的电流i神指令电流iref的差值A i小于负向环宽（-H)， 计算逆变桥实际输出电流it变化率、指令电流i f。/变化率，设定限制时间T imt，通过比较判 断，选择=电平逆变桥需要输出正电平U+或零电平状态，使逆变桥实际输出的电流i ,上升。 阳03U 如图4所示，若在t。位置，逆变桥实际输出的电流i神指令电流i fw的差值A i 小于负向环宽（-H)，则改变逆变桥的输出状态，使逆变桥实际输出的电流ij：升；为保证 逆变桥开关管的最低开关频率，需限制电流i J勺上升时间t。。，t。。不能大于限制时间T imt; 阳03引指令电流iref的变化率为
，在上升时间t。。时间内，i ref的变化量A i ref为
;;在上升时间t。。内，由于指令电流i fw大小发生变化了A i Uf,滞环的上环iup和下 环id。?的大小分别变化了A i fpf;逆变桥实际输出电流U的变化率为
，其在t。。时间内， 勺变化量A U分别为
；在上升时间t。。内，若电流i ,能够从滞环下限i d。?变化到 上限iup，A Il需要变化2 X化A i ref，即
[0033] 为使逆变桥实际输出的电流1^上升，可选逆变桥输出状态有正电平11+或零电平两 种状态：
[0034] 选定逆变桥输出正电平状态时，电流i J勺变化速率为
其中U。为S电平逆 变器输出电压，L为=电平逆变桥后串联电感；选定逆变桥输出零电平状态时，电流i,的变 化速率为
；;选定逆变桥输出正电平时电流勺上升率大于选定逆变桥输出零电平时 电流i J勺上升率；
[0035] 若逆变桥选定输出零电平时电流i請卽多在限制时间T Imt内能够达到上环，则选定 逆变桥输出零电平状态就能够保证逆变桥开关管的最低开关频率，进而保证逆变器的跟踪 精度，否则选定逆变桥输出正电平状态，即当
时，选定逆变桥 输出零电平状态，否则选定逆变桥输出正电平状态。
[0036] S102、当逆变桥实际输出的电流i郝指令电流i fw的差