一种级联并联高压变频器环流抑制方法【专利摘要】本发明为级联并联高压变频器环流抑制方法，首先采样、计算各相输出的电压实际值及电流实际值；计算电压给定值与电压实际值的差值，并进行比例积分调节得到级联支路的电流调节量；计算各相级联支路电流实际值的平均值，再计算该平均值与电流实际值的差值，然后进行比例积分调节，得到x条级联支路调制波的偏调量；把偏调量分别与正弦调制波相加，产生级联支路所需的调制波；把调制波分别与各并联支路内功率单元预置的载波进行比较，产生各功率单元的PWM触发信号。本发明通过电压和电流双闭环控制的形式，对并联的级联支路间产生的环流进行控制，达到并联的级联支路电流平衡的目的，消除并联间的级联支路中的环流。【专利说明】一种级联并联高压变频器环流抑制方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种级联并联高压变频器的控制方法，尤其是涉及一种级联并联高压变频器抑制环流的控制方法。【
背景技术：
】[0002]在国家“十一五”、“十二五”连续鼓励企业进行节能减排的政策引导下，众多钢铁、冶金采矿、石油化工、发电、水泥企业对生产环节中的大容量电机驱动进行节能改造。在这种市场需求下，国内厂家不断刷新变频器容量极限以抢占超大容量高压变频器市场。[0003]传统的高压变频器一般采用级联全桥单元的拓扑结构，采用级联并联拓扑结构的高压变频器，一方面可以通过增加功率单元级数提高输出电压等级，另一方面可以通过增加并联级联的支路数提高电流流通能力。这与传统高压变频器相比，在输出电压等级相同的情况下，它导通电流的能力随着并联级联支路数的增加而增大，提高了高压变频器容量提升的空间，同时在某一并联的级联支路出现故障时通过旁路该支路而使高压变频器能继续正常运行，加强了高压变频器运行的可靠性。然而级联并联高压变频器中的级联支路由于电路参数、输出电压波形的差异，导致并联间的级联支路中存在环流。环流的存在不仅会影响器件的使用寿命，还会影响设备的节能效率。【
发明内容】[0004]本发明的目的是提供一种级联并联高压变频器环流抑制方法，该方法通过电压和电流双闭环控制的形式，对并联的级联支路间产生的环流进行控制，达到并联的级联支路电流平衡的目的，消除并联间的级联支路中的环流。[0005]本发明采用如下技术方案:一种级联并联高压变频器环流抑制方法，所述级联并联高压变频器包括变频器、主控制器及A、B、C三相功率单元，电网电压接入变频器一次侧，变频器二次侧分别接A、B、C三相功率单元，A、B、C三相功率单元中每相并联的级联支路数为X、级联功率单元数为y，每相的X条级联支路相并联，主控制器通过产生PWM触发信号以控制各功率单元逆变电路的工作；所述环流抑制方法包括以下步骤:[0006]I)采样、计算A相输出的电压实际值及A相X条级联支路的电流实际值；[0007]2)计算A相电压给定值与电压实际值的差值，对步骤2)所计算的差值进行比例积分调节得到A相X条级联支路的电流调节量；[0008]3)计算A相X条级联支路电流实际值的平均值，再计算该平均值与A相每条级联支路电流实际值的差值，对步骤2)所述的电流调节量分别与步骤3)所计算的差值比较后进行比例积分调节，得到X条级联支路调制波的偏调量；[0009]4)把步骤3)所述的调制波偏调量分别与A相预置的正弦调制波相加，产生A相X条级联支路所需的调制波；[0010]5)把步骤4)得到的调制波分别与A相各并联支路内功率单元预置的载波进行比较，产生各功率单元的PWM触发信号；[0011]6)采用与A相相同的控制过程同时得到B、C相各功率单元的PWM触发信号。[0012]步骤I)中电压实际值和电流实际值的计算是通过对一个周期内的电压值、电流值采样后进行离散傅里叶变换计算基波有效值的方法求取。[0013]步骤5)所述的各并联支路内功率单元预置的载波为双极性三角载波，X条级联支路中处在同一级的功率单元的载波相位一致，不同级数的功率单元的载波相位依次相差l/2y个载波周期。[0014]本发明的抑制原理可以简述如下:首先采样、计算各相输出的电压实际值及电流实际值；计算电压给定值与电压实际值的差值，并进行比例积分调节得到级联支路的电流调节量；计算各相级联支路电流实际值的平均值，再计算该平均值与电流实际值的差值，然后进行比例积分调节，得到X条级联支路调制波的偏调量；把偏调量分别与正弦调制波相力口，产生级联支路所需的调制波；把调制波分别与各并联支路内功率单元预置的载波进行比较，产生各功率单元的PWM触发信号。[0015]与现有技术相比，本发明级联并联高压变频器环流抑制方法，能够取得以下技术效果:应用于级联并联高压变频器中，每相电压闭环控制使得输出电压跟踪给定电压，同时每相各级联支路的电流闭环控制均衡地分配同一相中每条级联支路的输出电流，控制器在每个循环周期内对电压、电流进行双闭环控制，调节各功率单元的PWM触发信号，抑制并联级联支路间环流的产生，提高了高压变频器的节能效率。【专利附图】【附图说明】[0016]下面结合附图及具体实施方法对本发明作进一步说明，附图中:[0017]图1为本发明实施例中级联并联高压变频器拓扑结构示意图；[0018]图2为功率单元拓扑结构示意图；[0019]图3为级联并联高压变频器单相双闭环控制示意图；[0020]图4为级联并联闻压变频器单相SPWM调制不意图。【具体实施方式】[0021]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。[0022]实施例[0023]本实施例以2级并联、5级级联高压变频器为例进行说明，也即级联支路数x=2，级联功率单元数y=5。如图1-4所示,2级并联、5级级联高压变频器拓扑结构中，一次侧为星型接法、二次侧为三角型接法，二次侧为多组绕组，且每组绕组输出电压幅值、相位相同。具体一点来说，电网电压接入变频器一次侧，变频器二次侧分别接功率单元All至功率单元C52的输入端。功率单元All至A51的输出端串联后所形成的两端分别连接交流电抗器以构成A相的第一级联支路，功率单元A12至A52的输出端串联后所形成的两端分别连接交流电抗器以构成A相的第二级联支路；A相的第一级联支路与A相的第二级联支路并联，作为高压变频器的输出A相。而高压变频器的输出B相、输出C相结构均与A相一样。输出的A、B、C三相采用星型接法，主控制器通过光纤传递PWM触发信号以控制功率单元的工作，使高压变频器实现变压变频输出。[0024]其中，A、B、C三相的功率单元的拓扑结构均相同。也就是说，功率单元均由整流二极管、滤波电容和H逆变桥构成，其结构示意图如图2所示。滤波电容并联在整流二极管的输出端后，与H桥逆变器连接。[0025]上述设置在级联支路中的交流电抗器，用于吸收高压变频器输出电压中的高次谐波成分，在电机起动时用于限制可能出现的冲击电流。[0026]本发明提供的一种级联并联高压变频器环流抑制方法，具体包括以下步骤:[0027]I)采样、计算A相输出的电压实际值uA及A相第一级联支路的电流实际值iA1、A相第二级联支路的电流实际值iA2。电压实际值和电流实际值计算的是一个周期内的基波有效值。[0028]在步骤I)中所述的电压实际值和电流实际值的计算方法具体为:[0029](I)主控制器内分别预置一个32点的正弦序列值sintable[32]和余弦序列值costable[32],所述32点的正弦序列值sintable[32]和余弦序列值costable[32]刚好构成一个周期的正弦离散值和余弦离散值；[0030](2)在一个周期内进行32次电压或电流采样，对采样值saxple[i]按如下公式进行DFT变换计算基波电压或电流的有效值validvalue，所述公式为，[0031]【权利要求】1.一种级联并联高压变频器环流抑制方法，所述级联并联高压变频器包括变频器、主控制器及A、B、C三相功率单元，电网电压接入变频器一次侧，变频器二次侧分别接A、B、C三相功率单元，A、B、C三相功率单元中每相并联的级联支路数为X、级联功率单元数为y，每相的X级级联支路相并联，主控制器通过产生PWM触发信号以控制各功率单元；其特征在于，所述环流抑制方法包括以下步骤:1)采样、计算A相输出的电压实际值及A相X条级联支路的电流实际值；2)计算A相电压给定值与电压实际值的差值，对步骤2)所计算的差值进行比例积分调节得到A相X条级联支路的电流调节量；3)计算A相X条级联支路电流实际值的平均值，再计算该平均值与A相每条级联支路电流实际值的差值，对步骤2)所述的电流调节量分别与步骤3)所计算的差值比较后进行比例积分调节，得到X条级联支路调制波的偏调量；4)把步骤3)所述的调制波偏调量分别与A相预置的正弦调制波相加，产生A相X条级联支路所需的调制波；5)把步骤4)得到的调制波分别与A相各并联支路内功率单元预置的载波进行比较，产生各功率单元的PWM触发信号；6)采用与A相相同的控制过程同时得到B、C相各功率单元的PWM触发信号。2.根据权利要求1所述的环流抑制方法，其特征在于，步骤I)中电压实际值和电流实际值的计算是通过对一个周期内的电压值、电流值采样后进行离散傅里叶变换计算基波有效值的方法求取。3.根据权利要求1所述的环流抑制方法，其特征在于，步骤5)所述的各并联支路内功率单元预置的载波为双极性三角载波，X条级联支路中处在同一级的功率单元的载波相位一致，不同级数的功率单元的载波相位依次相差l/2y个载波周期。4.根据权利要求1所述的环流抑制方法，其特征在于，在步骤I)中所述的电压实际值和电流实际值的计算方法为:(O主控制器内分别预置一个32点的正弦序列值sintable[32]和余弦序列值costable[32],所述32点的正弦序列值sintable[32]和余弦序列值costable[32]构成一个周期的正弦离散值和余弦离散值；(2)在一个周期内进行32次电压或电流采样，对采样值saXple[i]按如下公式进行离散傅里叶变换计算基波电压或电流的有效值validvalue:5.根据权利要求1所述的环流抑制方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)所述的比例积分调节按如下公式计算:u(n)=u(η-1)+kpX[e(n)_e(η-1)]+kjXe(η),η=1,2,...式中u(n)、u(n-l)分别为当前比例积分调节器输出量、前一次比例积分调节器输出量，e(n)、e(n-l)分别为当前比例积分调节器输出量、前一次比例积分调节器输入量，kp、Ici分别为比例系数、积分系数。6.根据权利要求1所述的环流抑制方法，其特征在于，所述x=2,y=5o【文档编号】H02M5/44GK103701333SQ201310733074【公开日】2014年4月2日申请日期:2013年12月25日优先权日:2013年12月25日【发明者】袁俊波,孙开发,邱培春,刘卫军申请人:广州智光电气股份有限公司