三电平变换器中点电位平衡控制方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种三电平变换器的中点电位平衡控制方法与装置，能够实现中点电位的零电位控制，具有重要的实用意义。本发明，采用基于零序电压注入的多载波CBPWM方法，实现中点电位平衡控制。通过采集直流母线中点上下侧的电压，将两者的偏差输入滑模变结构控制器，得到零序电压，再叠加至原有三相调制波，可起到控制中点电压平衡的效果。本方案具有响应速度快、鲁棒性强等特点，能够适应不同功率因数、负载的工况。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种NPC三电平变换器的中点电位平衡控制方法与装置。 三电平变换器中点电位平衡控制方法与装置
【背景技术】
[0002] 近年来，随着大功率电力电子技术的发展，多电平变换器得到了广泛应用，其具有 谐波含量低、效率高、容量大等特点。三电平变换器常见的拓扑结构是二极管中点箝位型 (NPC)结构，如图1所示。与两电平拓扑相比具有以下优点：1)相同开关频率下，输出电压、 电流的谐波含量大幅降低；2)功率管承受的电压为母线电压的一半；3)功率管开关损耗 低。
[0003] 中点电位平衡问题是三电平研究的热点和难点。三电平调制算法中，常采用多载 波脉宽调制（CBPWM)、空间矢量脉宽调制（SVPWM)。为了使三电平变换器的可靠运行，必须 确保中点电位为直流侧电压的一半。中点电位平衡控制的方法主要有以下两种：1)增加硬 件电路；2)改进控制算法。增加硬件电路会造成成本的增加；改变控制算法不会增加成本， 具有优势。
[0004] 改进控制算法中，较常用的方法主要有两种：1)基于零序电压注入的多载波 CBPWM方法；2)基于冗余小矢量计算的SVPWM方法。
[0005] 零序电压注入的多载波CBPWM方法是，采集中点两侧的母线电压Udcl、Udc2,将 Udcl、Udc2的电压偏差经闭环控制器得到补偿零序电压U0,再将U0叠加到原来的三相调制 波上，通过电压电流的闭环来控制系统的中点电压波动。该方法实现简单，其中闭环控制器 的设计十分重要，不当的控制参数是不能稳定中点电压的。
[0006] 现有的零序电压注入的多载波脉宽调制方法，对不同功率因数、负载的适应能力 较差。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种NPC三电平变换器的中点电位平衡控制方法与装置，用 于解决现有零序电压注入的多载波脉宽调制方法对不同功率因数、负载的适应能力较差的 问题。
[0008] 为实现上述目的，本发明的方案包括：三电平变换器中点电位平衡控制方法，步骤 如下：
[0009] 4)采集直流母线中点上下侧电容的电压Udel、Udc;2 ;
[0010] 5)计算Udc;1、Udc;2两电压的偏差，将偏差输入滑模变结构控制器，计算 得到零序电压分量队，所述滑模变结构控制器为14 =矣? -4) + 6 -X,)，
【权利要求】
1. 三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，步骤如下： 1) 采集直流母线中点上下侧电容的电压udc;1、udc;2; 2) 计算Udc;1、Udc;2两电压的偏差，将偏差输入滑模变结构控制器，计算得到零序电压分量 %，所述滑模变结构控制器为
Δ、k!、ε 1为设定参数； 3) 将％叠加至调制波Ua，Ub，U。上，得到总的调制波 Ua-total? Ub_t〇talJ Uc_t〇tal ? 4) ^寸 Ua-t〇taij Ub-totai，U。-totai 进行CBPWM调制得到控制功率开关所需的脉冲。
2. 根据权利要求1所述的三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，并对％、 Ua-total? Ub_t〇talJ Uc_t〇tal 进行限幅处理。
3. 根据权利要求1所述的三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于Λ、￡1的 选取满足条件0 < ε i-ki/R < 1，0 < ε i < 1/Xl，R为控制回路的等效阻抗。
4. 三电平变换器中点电位平衡控制装置，其特征在于，包括如下模块： 用于采集直流母线中点上下侧电容的电压Udc;1、Udc;2的模块； 用于计算Udc;1、Udc;2两电压的偏差，将偏差输入滑模变结构控制器，计算得到零序电压分 量％的模块，所述滑模变结构控制器为
Δ、k!、ε 1为设定参数； 用于将％叠加至调制波Ua，Ub，U。上，得到总的调制波 Ua_total? Ub_t〇talJ Uc_t〇tal 的模块； 用于将Ua_total，ub t(rtal，U。^进行CBPWM调制得到控制功率开关所需的脉冲的模块。
5. 根据权利要求4所述的三电平变换器中点电位平衡控制装置，其特征在于，并对％、 Ua-total? Ub_t〇talJ Uc_t〇tal 进行限幅处理。
6. 根据权利要求4所述的三电平变换器中点电位平衡控制装置，其特征在于，kp ￡1的 选取满足条件〇 < ε i-ki/R < 1，0 < ε i < 1/Xl，R为控制回路的等效阻抗。
7. 根据权利要求5所述的三电平变换器中点电位平衡控制装置，其特征在于，三电平 变换器中点电位平衡控制装置由中断服务程序实现。
【文档编号】H02M7/487GK104065292SQ201410298712
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】赵宇, 肖鹏, 刘刚, 孙健, 梁燕, 许恩泽, 刘海舰, 郜亚秋 申请人:许继电气股份有限公司