三电平电力变换器中点电位综合控制方法

文档序号:9648659阅读:509来源:国知局
三电平电力变换器中点电位综合控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三电平电力变换器的控制方法,具体涉及一种三电平电力变换器中点电位综合控制方法。
【背景技术】
[0002]与传统两电平变换器相比,三电平电力变换器具有功率器件承受电压应力小、电压变化率dv/dt小、输出波形谐波特性好、开关频率低和效率高等优点,特别适用于高压大容量功率变换场合。但是,三电平电力变换器在运行过程中,其直流电容的中点电位会发生波动,若不加以适当的限制,中点电位的波动会导致三电平电力变换器输出性能的降低、甚至是引发三电平电力变换器的功率模块过压烧毁等严重故障。因此,需要对三电平电力变换器的中点电位波动进行适当控制。
[0003]目前,对于基于空间矢量控制的三电平电力变换器的中点电位平衡控制问题,文献 1 (A New Simplified Space-Vector PWM Method for Three-Level Inverters, IEEETrans.Power Electronics, Vol.16, N0.4, July 2001)指出可以米用改变开关顺序(Changing the Switching Sequence)和重新排列冗余电压矢量的时间分布(Rearrangingthe time distribut1n of redundant voltage vectors)两种方法对三电平电力变换器的中点电位进行平衡控制。第一种方法是通过改变由三电平电力变换器的期望输出电压构成的参考电压矢量所在主扇区编号来改变最终的输出电平组合(即输出电平组合的改变是通过改变开关序列来实现);第二种方法根据三电平电力变换器的中点电位偏移情况对三电平电力变换器的小矢量作用时间进行调整,使得在对应于小矢量的中点电流的作用下三电平电力变换器的中点电位偏移得到抑制。但这两种方法都存在移动的适用条件,当不满足这些条件是,无法应用其对三电平电力变换器的中点电位平衡进行控制。
[0004]文献2 (周京华,混合式三电平中点电位平衡控制策略,中国电机工程学报,2013年,8月25日,第33卷24期,82-89页)进一步提出了基于上述两种方法的混合式三电平中点电位平衡控制策略,其实质是根据占空比(m)的大小来选择不同的三电平中点电位平衡控制方法,具体为:当0 < m < 0.5时选择上述第一种方法,当0.5 < m < 1时选择上述第二种方法。显然,文献2的控制策略仅仅是对文献1中两种方法的简单组合应用,因而并未克服两种方法因适用条件所导致的缺点。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于提供一种基于上述两种三电平电力变换器中点电位平衡控制方法的综合控制方法,该方法通过综合应用上述两种三电平电力变换器中点电位平衡控制方法,克服了两种方法以及基于二者简单组合的所谓混合式控制策略的不足,因而能够对三电平电力变换器中点电位平衡进行有效控制。
[0006]为解决上述技术问题,本发明的三电平电力变换器中点电位综合控制方法为:包括如下步骤:步骤1:检测电压并根据检测结果确定三电平电力变换器的中点电位偏移量;步骤2:判断参考电压矢量是否位于相邻小六边形的重叠区域内;若是,转入步骤3,否则,转入步骤6 ;步骤3:判断小六边形的编号变更条件是否成立;成立则转入步骤4,否则转入步骤6 ;步骤4:变更小六边形的编号;步骤5:按照新编号对三电平电力变换器进行空间矢量调制;之后转入步骤9 ;步骤6:按照空间矢量调制策略计算包括冗余开关状态在内的所有开关状态的作用时间;步骤7:根据三电平电力变换器的中点电位偏移量对冗余开关状态的作用时间进行调整;步骤8:按照调整后的冗余开关状态的作用时间及其它作用时间对三电平电力变换器进行开关控制;步骤9:结束。其中,小六边形是指在由三电平电力变换器的空间矢量构成的空间矢量图中,以某一小矢量为中心点、以零矢量以及与该作为中心点的小矢量相邻的2个小矢量、2个中矢量和1个大矢量为顶点连线组成的小六边形;重叠区域是指由相邻的两个小六边形的重叠区域形成的、以零矢量、某一中矢量和与该中矢量相邻的2个小矢量为顶点连线组成的菱形区域;另外,步骤1与步骤2间还包括步骤:当所述中点电位偏移超过一定阈值时,转入步骤2,否则转入步骤9 ;步骤5与步骤6间还包括步骤:当对应于非冗余输出电平组合的中点电流超过一定阈值时,转入步骤6,否则转入步骤9 ;非冗余输出电平组合是指在一个输出电平组合序列中与同一小矢量对应的两个输出电平组合中唯一出现的输出电平组合。
[0007]本发明可以达到的技术效果是:
[0008]本发明在深入分析上述两种三电平电力变换器中点电位平衡控制方法本质的基础上,通过合理设定两种三电平电力变换器中点电位平衡控制方法的选用条件,从而能够充分发挥两种方法的各自优点、使二者相得益彰,最终获得优于仅是应用单一方法或如文献2那样简单组合的所谓混合式策略的控制性能,最终实现对三电平电力变换器中点电位的有效控制。
【附图说明】
[0009]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0010]图1是三电平电力变换器的空间矢量图;
[0011]图2是本发明的三电平电力变换器中点电位综合控制策略实施步骤示意图。
【具体实施方式】
[0012]图1给出了三电平电力变换器的空间矢量图,可见,三电平电力变换器的空间矢量共计19个,包括1个零矢量(V。)、6个小矢量%?V6)、6个中矢量(V7?V12)、6个大矢量(V13?V19)。零矢量(V。)对应3个输出电平组合,每个小矢量对应2个输出电平组合,每个中矢量和每个大矢量均对应1个输出电平组合,共计27种输出电平组合。例如:对应于小矢量的输出电平组合为0ΝΝ和P00,此处的P、0和N是指三电平电力变换器的交流侧三相(X相、Y相和Z相)输出的正电压P、零电压0和负电压N。
[0013]为了对三电平电力变换器进行SVPWM(空间矢量脉宽调制,Space Vector PulseWidth Modulat1n),通常是将图1所示的、由三电平电力变换器的空间矢量构成的空间矢量图进行区域划分。例如,将由以零矢量V。为中心、6个大矢量为顶点的六边形划分成6个小六边形,每个小六边形都是由以某一小矢量为中心点、以零矢量以及与该作为中心点的小矢量相邻的2个小矢量、2个中矢量和1个大矢量为顶点连线组成的六边形。6个小六边形依次编号为1?6,称之为主扇区编号,以小矢量Vi为中心的小六边形编号为1,以小矢量V2为中心的小六边形编号为2,以此类推。显然,相邻小六边形存在重叠区域。对于编号为1和2的小六边形,其重叠区域为由顶点m和v2为顶点的菱形区域,其它重叠区域的确定可参照进行。
[0014]A、第1种方法
[0015]当由三电平电力变换器的期望输出电压构成的参考电压矢量V?f位于重叠区域时,其所属小六边形有两种选择。所选择的小六边形不同,对应的输出电平组合序列也不相同,对应于输出电平组合的中点电流及其对中点电位的影响也不相同。文献1所述第一种方法就是通过选择更有利于减小中点电位偏移的小六边形实现对三电平电力变换器的中点电位平衡控制。
[0016]例如,当参考电压矢量Vraf位于由顶点VpVpVdP V2为顶点的重叠区域时,既可认为参考电压矢量V?f位于以wUmi和v2为顶点的第1小六边形区域中,进而按照该小六边形进行后续的SVPWM,又可认为参考电压矢量Vraf位于以V。、H v14、v8和v3为顶点的第2小六边形区域中,从而按照该小六边形进行后续的SVPWM。
[0017]当认为V?f位于第1小六边形区域中时,对应的输出电平组合序列为:0ΝΝ — 00N — Ρ0Ν — P00 (对应中心对称调制的半个周期)。当认为位于第2小六边形区域中时,对应的输出电平组合序列为:00N — PON — POO — ΡΡ0 (对应中心对称调制的半个周期)。
[0018]对于第1小六边形,与输出电平组合序列对应的中点电流分别是山、_L、ib、_ia,显然,当采用常规的中心对称SV
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1