一种三相五电平变换器电容电位平衡控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种三相五电平变换器电容电位平衡控制方法及系统，其根据三相输出调制电压的大小排序结果和相应相的输出电流、基准电平和电容中点电压偏移量计算零序分量；将该零序分量分别与原三相输出调制电压进行叠加，得到修正调制电压；检测三相五电平拓扑中每相飞跨电容的电压，并根据三相电流、修正调制电压和飞跨电容的电压，确定对应相的五电平拓扑中开关管的开关状态组合及其相应开关状态的作用时间；通过控制开关管实现上述开关状态组合及其作用时间，使得电容电压达到平衡，不需要增加辅助电路，成本低且简单易实现，还保证了变换器电容电压平衡控制的准确度；同时，还实现了飞跨电容的电位控制，解决了现有技术的问题。
【专利说明】—种三相五电平变换器电容电位平衡控制方法及系统
【技术领域】
[0001 ] 本申请涉及电力控制【技术领域】，尤其涉及一种三相五电平变换器电容电位平衡控制方法及系统。
【背景技术】
[0002]在光伏发电、风力发电等新能源领域，多电平变换器因具有输出功率大、动态响应快、电磁兼容性好等特性而越来越受重视。但是因四电平及以上电平的变换器的电容电位不易平衡，电位控制过程复杂，或需要增加额外的电路装置来实现各电容电位的平衡控制，故限制了四电平及以上电平的变换器的应用。
[0003]特别的，现有图1 (a)所示的三相五电平变换器系统(五种电平分别为+2E、+E、
0、-E和-2E)，其每相的五电平拓扑中均具有一飞跨电容Cl，常见结构包括图1 (b)所示的单相五电平拓扑及其简图。对于图1 (a)所示三相五电平变换器，其除和一般多电平电路一样，需要平衡控制中点N的电位，还需要控制每相的飞跨电容Cl上的电位，现有针对图1示三相五电平变换器系统的控制方法实现起来较为复杂，且效果不理想。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本申请目的在于提供一种三相五电平变换器电容电位平衡控制方法及系统，以在不增加辅助电路的前提下，实现三相五电平变换器电容电位平衡控制，同时实现每相飞跨电容电位的平衡控制。
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案:
[0006]一种三相五电平变换器电容电位平衡控制方法，包括:
[0007]记录变换器的三相输出调制电压指令值\、Vb和V。，并按大小对其进行排序；
[0008]检测所述变换器的三相电流iA、iB和ic ；
[0009]检测所述变换器的母线电压VD。，并根据所述VD。计算所述变换器的基准电平E ；
[0010]检测所述变换器的电容中点电压偏移量AVrc ；
[0011]根据所述E、AVrc和所述排序结果计算零序分量Vz'；
[0012]若所述零序分量V在预设范围内，则将所述V分别与所述VA、VB和V。叠加，得到第一修正调制电压V/、\'、V ;所述预设范围表示叠加前后各相调制电压的符号均不改变的零序分量的大小范围；
[0013]检测三相五电平拓扑中所述飞跨电容的电压VAa、Vbci和Vra ；
[0014]根据所述三相电流、修正调制电压和飞跨电容的电压，确定对应相的五电平拓扑中每个开关管的开关状态组合，及所述开关状态组合在当前开关周期内的保持时间，其中，所述修正调制电压包括所述第一修正调制电压V/、VB'和Vc'。
[0015]优选地，所述零序分量Vz'的计算公式为:[0016]
【权利要求】
1.一种三相五电平变换器电容电位平衡控制方法，所述三相五电平变换器的每相五电平拓扑中具有一飞跨电容，其特征在于，包括: 记录变换器的三相输出调制电压指令值\、Vb和V。，并按大小对其进行排序； 检测所述变换器的三相电流iA、iB和; 检测所述变换器的母线电压VD。，并根据所述VD。计算所述变换器的基准电平E ； 检测所述变换器的电容中点电压偏移量&\c' 根据所述E、AVirc和所述排序结果计算零序分量Vz'； 若所述零序分量Vz'在预设范围内，则将所述Vz'分别与所述叠加，得到第一修正调制电压V/、VB'、\’ ;所述预设范围表示叠加前后各相调制电压的符号均不改变的零序分量的大小范围； 检测三相五电平拓扑中所述飞跨电容的电压VAa、Vbci和Vra ； 根据所述三相电流、修正调制电压和飞跨电容的电压，确定对应相的五电平拓扑中每个开关管的开关状态组合，及所述开关状态组合在当前开关周期内的作用时间；其中，所述修正调制电压包括所述第一修正调制电压V/、VB'和Vc'。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零序分量Vz'的计算公式为:
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设范围包括:
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述修正调制电压还包括第二修正调制电压V/、Vb"和Vc";所述方法还包括: 若所述零序分量Vz'不在预设范围内，则对所述零序分量Vz'进行修正得到修正零序分量Vz"； 将所述修正零序分量Vz"分别与所述\、Vb和V。叠加，得到所述第二修正调制电压V/、V、V。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述零序分量Vz'进行修正得到修正零序分量Vz"，具体方法为:
若 Vfflid > O 且 V >min (-Vfflin, 2E_Vm J，则:
Vz" =min(-Vfflin, 2E-Vfflax)；
若 V-彡 O 且 V〈max (-Vfflax, -2E_Vmin，-Vfflid)，则:
Vz" =max(-Vmax, -2E-Vmin, -Vmid)；
若 V- < O 且 Vz' >min (-Vfflin, 2E_Vmax，-Vfflid)，则:
Vz" =min(-Vfflin, 2E-Vfflax,-Vfflid)；
若 V- < O 且 V〈max (-Vfflax, -2E_Vmin)，则:
Vz" =max (-Vmax, -2E-Vmin)。
6.一种三相五电平变换器电容电位平衡控制系统，所述三相五电平变换器的每相五电平拓扑中具有一飞跨电容，其特征在于，包括: 三相调制电压存储模块，用于记录所述变换器的三相输出调制电压指令值\、Vb和\ ； 三相电流检测模块，用于检测所述变换器的三相电流iA、iB和; 电压排序模块，用于按大小对所述\、Vb和V。进行排序； 母线电压检测模块，用于检测所述变换器的母线电压VD。； 基准电平计算模块，用于根据所述计算所述变换器的基准电平E ； 电压偏移量检测模块，用于检测所述变换器的电容中点电压偏移量AVdc ； 零序分量计算模块，用于根据所述E、△ VD。和所述电压排序模块的排序结果计算零序分量Vz'； 修正判断模块，用于判断所述零序分量Vz'是否在预设范围内；所述预设范围表示叠加前后各相调制电压的符号均不改变的零序分量的大小范围； 第一修正计算模块，用于在所述修正判断模块的判断结果为是时，将所述Vz'分别与所述VA、VjP V。叠加，得到第一修正调制电压V/、Vb'和Vc'； 电容电压检测模块，用于检测三相五电平拓扑中所述飞跨电容的电压νΑα、Vbci和Vra ；开关控制模块，用于根据所述三相电流、修正调制电压和飞跨电容的电压，确定对应相的五电平拓扑中每个开关管的开关状态组合，及所述开关状态组合在当前开关周期内的作用时间；其中，所述修正调制电压包括所述第一修正调制电压V/ 'V 'V。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述零序分量计算模块通过如下公式计算零序分量Vz':
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述预设范围包括:
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述修正调制电压还包括所述第二修正调制电压V/、Vb"和Vc";所述系统还包括: 零序分量修正模块，用于在所述修正判断模块的判断结果为否时，对所述零序分量V进行修正得到修正零序分量Vz"； 第二修正计算模块，用于将所述修正零序分量Vz"分别与所述\、\和V。叠加，得到所述第二修正调制电压V/、Vb"、VC"。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述零序分量修正模块通过如下方法对所述零序分量V/进行修正得到修正零序分量Vz":
若 Vfflid > O 且 V >min (-Vfflin, 2E_Vm J，则:
Vz" =min(-Vfflin, 2E-Vfflax)；
若 V-≥ O 且 V〈max (-Vfflax, -2E_Vmin，-Vfflid)，则:
Vz" =max(-Vmax, -2E-Vmin, -Vmid)；
若 V- < O 且 Vz' >min (-Vfflin, 2E_Vmax，-Vfflid)，则:
Vz" =min(-Vfflin, 2E-Vfflax,-Vfflid)；
若 V- < O 且 V〈max (-Vfflax, -2E_Vmin)，则:
Vz" =max (-Vmax, -2E-Vmin)。
【文档编号】H02M7/483GK103427695SQ201310390881
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】邹海晏, 陶磊, 张建, 张玉, 陈长春, 张明 申请人:阳光电源股份有限公司