一种抑制三电平并网逆变器中点电位波动的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种抑制三电平并网逆变器中点电位波动的控制方法。先从直流母线电容两端提取直流母线电压的信号，确定直流母线电容中点电位波动的估计值，直流母线电压的信号包括直流母线电压的跟踪值以及一阶和二阶的微分信号；利用非线性PI控制器，控制直流母线电压的参考值和实际值之差；由直流母线电容中点电位波动的估计值补偿逆变器直流母线电容中点电位的波动，得到逆变器的实际控制量。本发明降低三电平并网逆变器直流母线电容中点电位的不平衡程度，减小逆变器输出电流的谐波畸变，提高逆变器输出电能质量；减小逆变器开关器件所承受的电压，提高逆变器开关器件和分压电容的使用寿命；提高系统鲁棒性，抵抗不可测扰动对系统的不利影响。
【专利说明】—种抑制三电平并网逆变器中点电位波动的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种逆变器控制方法，尤其是涉及一种抑制三电平并网逆变器中点电位波动的控制方法。
【背景技术】
[0002]新能源并网发电对于缓解能源短缺，改善生存环境，保障社会可持续发展起到了重要作用。逆变器作为新能源并网发电系统中的核心设备，其控制性能的优劣直接决定了并网系统的供电可靠性和电能质量。在所有并网逆变器拓扑结构中，二极管钳位式三电平并网逆变器是近年来发展较快的变流器，具有运行效率高、电压变化率小和谐波含量少等优点，在新能源并网发电、有源电力滤波器等领域得到了广泛应用。
[0003]然而，由于在直流母线端采用电容分压的形式，使得二极管钳位式三电平并网逆变器产生中点电位不平衡问题。中点电位不平衡不仅会增大输出电流的谐波畸变，而且会增加开关器件所承受的电压，甚至会损坏开关器件和分压电容。因此，如何改进三电平并网逆变器中点电位平衡控制方法以提高并网发电系统性能，对于新能源并网发电的大规模高效应用具有重要意义。
[0004]现有的中点电位平衡方法，主要通过改进逆变器空间矢量调制策略实现中点电位波动的抑制，属于间接控制方法，未能实现中点电位波动的直接补偿。寻找一种不依赖于系统精确数学模型，能够抑制中点电位波动，且能够抵御内外扰动的三电平并网逆变器控制方法，以代替现有的直接控制方法，实现直流母线电压的有效控制，成为了目前亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提出一种抑制三电平并网逆变器中点电位波动的控制方法，以达到减小三电平并网逆变器中点电位波动、提高系统可靠性和电能质量的目的。
[0006]本发明保留了经典PI控制器的“基于误差消除误差”的优点，同时是一种利用现代控制理论，并结合大量的仿真分析而得到的，可以抑制一定幅值范围的不可测中点电位扰动的鲁棒非线性控制器。
[0007]本发明的技术方案采用如下步骤:
[0008]I)对逆变器进行控制，首先从逆变器的直流母线电容两端提取直流母线电压的信号，确定逆变器直流母线电容中点电位波动的估计值，直流母线电压的信号包括直流母线电压的跟踪值以及一阶和二阶的微分信号；
[0009]2)然后利用非线性PI控制器，控制逆变器直流母线电压的参考值和实际值之差；
[0010]3)由步骤I)得到的直流母线电容中点电位波动的估计值补偿逆变器直流母线电容中点电位的波动，得到逆变器的实际控制量。
[0011]所述的步骤I)中的直流母线电压的信号通过三阶扩张状态观测器采用以下公式I进行提取并估计逆变器直流母线电容中点电位的波动，
【权利要求】
1.一种抑制三电平并网逆变器中点电位波动的控制方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)对逆变器进行控制，首先从逆变器的直流母线电容两端提取直流母线电压的信号，确定逆变器直流母线电容中点电位波动的估计值，直流母线电压的信号包括直流母线电压的跟踪值以及一阶和二阶的微分信号； 2)然后利用非线性PI控制器，控制逆变器直流母线电压的参考值和实际值之差； 3)由步骤I)得到的直流母线电容中点电位波动的估计值补偿逆变器直流母线电容中点电位的波动，得到逆变器的实际控制量。
2.根据权利要求1所述的一种抑制三电平并网逆变器中点电位波动的控制方法，其特征在于:所述的步骤I)中的直流母线电压的信号通过三阶扩张状态观测器采用以下公式I进行提取并估计逆变器直流母线电容中点电位的波动，
3.根据权利要求1所述的一种抑制三电平并网逆变器中点电位波动的控制方法，其特征在于:所述的步骤2)中的逆变器直流母线电压的参考值和实际值之差S1通过非线性PI控制器采用以下公式2进行控制，
4.根据权利要求1所述的一种抑制三电平并网逆变器中点电位波动的控制方法，其特征在于:所述的步骤3)中的逆变器直流母线电容中点电位波动的估计值补偿逆变器直流母线电容中点电位的波动，通过补偿器采用以下公式3进行补偿，得到逆变器的实际控制量u:
5.根据权利要求2所述的一种抑制三电平并网逆变器中点电位波动的控制方法，其特`征在于:所述的控制量U的增益b取I。
【文档编号】H02M7/487GK103973143SQ201410195716
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】杨捷, 齐冬莲, 张国月, 吴越, 辛焕海, 张建良 申请人:浙江大学, 宁波成筑智能科技有限公司