目号生成与相移PffM调制不意图；
【具体实施方式】
[0045] 以下以图1所示每相5个单元串联的级联H桥高压变频器为例，对本发明所提出 的防止有功回灌的级联H桥高压变频器容错调制方法的原理及实际实施进行说明。
[0046] 首先，假设BI、B2、CU C2、C3这5个单元发生了故障，变频器向其发出命令，通过 它们的旁路继电器将它们旁路。此时，A相剩余Al-A5这5个单元，B相剩余B3、B4、B5三 个单元，C相剩余C4、C5两个单元。
[0047] 在硬件上旁路故障单元的同时，软件上也要对调制波和载波分别进行调整。调制 波的调整过程包括如下步骤：
[0048] 步骤1):计算零序电压的上界Umax和下界Umin。过程如图2所示，图2中U d(：a，Ud(：b， Ud。。分别为A相、B相、C相未被旁路的功率单元的直流侧电压之和，即A相、B相、C相的直 流侧电压。对于本实施例，A相有5个单元未被旁路，所以UdM是A相5个功率单元直流侧 电压之和；B相有B3、B4、B5三个单元未被旁路，所以U dcb为这三个功率单元之和；C相有C4 和C5两个单元未被旁路，所以Ud。。为这两个功率单元之和。设U dra，UdA，Ud。。中最大值、中间 值、最小值分别为U dra，Ug，Ud。。，对A相、B相、C相的直流侧电压Udra，Ug，U d。。进行对称化处 理，得到对称化的直流侧电压IWsyni，IV _和U syni，其运算过程如下：
式中k代表a，b或c。经过这样的计算， UdM，Ug，Ud。。中的最大值被置换为中间值，通过下式即可计算出零序电压分相的上边界C k 和下边界c' k:
最后根据下式计算出零序电压的上界11_ 和下界Unln:
[0052] 可以证明，只要零序电压在区间[u_，u_]之内，就不会发生过调制。而且在 指令电压幅值
必定有11_彡1!_。因此，只要限 制零序电压在区间[U_，u_]，就能够通过线性调制使变频器可输出的相电压幅值达到
这是目前通过线性调制能够实现的输出电压的最高水平。
[0053] 步骤2):以1!_和u _作为上界和下界对预备零序电压u进行动态限幅，生成 零序分量u。，动态限幅之前对零序分量u。中基波分量进行处理，生成基波分量低的预备零 序电压u Qiin。其具体过程如下：
[0054] 如图3所示，选择直流侧电压最小相的指令电压值，并计算出其反相单位余弦。其 中uan，Ubn，和Um分别为三相指令电压，通常它们相互之间互差120°，幅值均为U 。对 应本实例，C相只有两个单元，因此Ud。。是三相直流侧电压的最小值，而C相则是直流侧电 压最小相，C相指令电压即为直流侧电压最小相的指令电压值ukn>_。直流侧电压最小相 的指令电压值U knidaiin与指令电压幅值U %ph_的比值的负值即为与u kn>_反相的单位余弦 COS Θ 0〇
[0055] 如图4所示，将零序分量u。与单位余弦cos Θ。经傅里叶级数计算，得出零序分量 u。的基波幅值U M，将基波幅值Um除以指令电压幅值U __即得到归一化零序电压基波幅 值LI:，将归一化零序电压基波幅值!/^与0作差后经过PI控制器处理，输出增益k。。将 受控增益k。与图2中生成的直流侧电压最小相的指令电压值u knidMin相乘，根据u knidanin的 大小调节受控增益k。，对基波分量进行最小化处理，得到基波分量含量低的预备零序电压 ua ιη。以11_和u _作为上界和下界对预备零序电压u α ιη进行动态限幅，即可生成基波分量 含量低，且被限制在合适范围内的零序分量u。。
[0056] 在上述过程中，动态限幅环节保证零序分量u。始终被限制在一个合理的范围内， 即便指令电压幅值U"haJi到
也不会发生过调制，从而实现了输 出电压的最大化；以PI控制器为核心的反馈机制，能够在零序分量u。中基波含量大于0时， 自动调节增益k。的大小，使u。中的基波含量趋近于0,从而实现了 u。中基波含量的最小化。
[0057] 步骤3):根据三相指令电压uan，ubn，um和零序分量u。得到最终的调制波信号u ag， ubg，Ig，对最终的调制波信号进行归一化和相移PffM调制，生成各个功率单元的开关信号。 如图5所示，u ag，ubg，Ueg为期望输出的三相逆变器相电压，即调制波信号，它们分别为三相指 令电压u an，Ubn，和11。"零序分量u。之和。将调制波信号u ag，ubg，、除以三相各自的直流侧电 压1]^，1]^，1^。即可得到它们相对于各自直流侧电压的归一化调制波信号1^，11，1^5 归一化调制波信号U4 , 再经过相移PWM调制即可产生各个功率单元的开关信 ：ag ?g. -eg· 号。各个功率单元的开关器件在这些开关信号的驱动下实施开关动作，输出相应的PffM电 压，最终使整个变频器输出电压为期望输出的三相逆变器相电压uag，ubg，1^。
[0058] 步骤4):调整三角载波相位差。在调整调制波的同时，在相移PffM环节与 U:，，U=比较的三角载波也要调整。在正常运行时，各功率单元三角载波相差π/ N (N为每相功率单元数，这里是5)，从而使等效开关频率为2N · fs (fs为开关频率）。当某 相有功率单元被旁路时，剩余功率单元数小于N。此时，为减小谐波，各单元三角载波相位差 要相应调整。若三相剩余单元数分别为N A，Nb，队，则三相各单元间的移相角应当分别调整 为 JT /Na，JT /Nb，JT /Nc。
[0059] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在 本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种防止有功回灌的高压变频器容错调制方法，其特征在于，包括W下步骤： 步骤1):计算零序电压的上界和下界Umi。； 步骤2) :WUm。、和Umi。作为上界和下界对预备零序电压U。, 1。进行动态限幅，生成零序 分量U〇; 步骤：3):根据立相指令电压Uan，Ubn，U。。和零序分量U。得到最终的调制波信号Uag，Ubg，U。,，对最终的调制波信号进行归一化和相移PWM调制，生成各个功率单元的开关信号。2. 如权利要求1所述防止有功回灌的高压变频器容错调制方法，其特征在于，所述步 骤1)的计算过程为： 利用公式时A相、B相、C相的直流侧电压Ud。。， Udcb，Ud。。进行对称化处理，得到对称化的直流侧电压U dea,wm，Udeb,sym和U dee,sym，所述公式中的k代表曰，b或C; 利用式十算出零序电压分相的上边界Ck和下边 界C'k; 利用计算出零序电压的上界Um。、和下界Umm。3. 如权利要求1所述防止有功回灌的高压变频器容错调制方法，其特征在于，所述步 骤2)中还包括对零序分量U。中基波分量的处理，其过程为： 根据Ξ相直流侧电压最小相的指令电压值Uk。,d。^。与指令电压幅值Um,ph。^的比值计算 反向单位余弦COSΘ。； 将零序分量U。与单位余弦cosΘ。经傅里叶级数计算，得出零序分量U。的基波幅值Ucmi，将基波幅值Uemi归一化处理得到的归一化零序电压基波幅值U 与0作差后经过PI控制 器处理，输出增益k。； 利用增益k。对直流侧电压最小相的指令电压值IVdemm进行基波分量最小化处理，得到 基波分量含量低的预备零序电压4. 如权利要求1所述防止有功回灌的高压变频器容错调制方法，其特征在于：所述步 骤如中的调制波信号IVIVUcg分别为立相指令电压Uan,Ubn，和Ucn零序分量U。之和。5. 如权利要求1所述防止有功回灌的高压变频器容错调制方法，其特征在于，还包括 步骤4):调整Ξ角载波相位差。6. 如权利要求5所述防止有功回灌的高压变频器容错调制方法，其特征在于，所述步 骤4)中^角载波相位差的移相角分别为：31美，3t/Nb，n/Nc，其中Na，Nb，Nc分别为Ξ相剩 余单元数。
【专利摘要】本发明涉及电能变换技术领域，具体涉及一种防止有功回灌的高压变频器容错调制方法。包括以下步骤：计算零序电压的上界umax和下界umin；以umax和umin作为上界和下界对预备零序电压u0,in进行动态限幅，生成零序分量u0；根据三相指令电压uan，ubn，ucn和零序分量u0得到最终的调制波信号uag，ubg，ucg，对最终的调制波信号进行归一化和相移PWM调制，生成各个功率单元的开关信号。通过反馈控制实施“零序电压整形”，将零序电压中的基波分量大幅降低，有效地抑制了有功回灌。同时，设定上下界对零序电压进行动态限幅，使得在整个整形过程中零序电压总被限制在合适的范围内，即便指令电压幅值升高到变频器可以输出的最大值，也不会发生过调制，保证了线性调制区内输出电压的最大化。
【IPC分类】H02M5/44
【公开号】CN105245115
【申请号】CN201510616663
【发明人】孙乐, 吴振兴, 蔡信健, 王书秀, 胡文豪
【申请人】中国人民解放军海军工程大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月24日