[发明专利]基于三次谐波注入的三相四桥臂逆变器并联环流抑制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种基于三次谐波注入的三相四桥臂逆变器并联环流抑制方法，属电能变换装置中的控制技术。 

背景技术：

目前新能源、飞机及电动汽车等分布式发电系统中，采用SPWM控制的三相四桥臂逆变器以其三相解耦、带不对称负载能力、短路限流等优点得到广泛的应用。随着电力电子设备功率等级的不断提高，逆变器并联技术将多个逆变模块堆叠，共同给负载提供电能，成为逆变器扩容和降低开关管电流应力优先选择。 

由于逆变器并联不同于传统的直直变换器的并联，当多台逆变器共直流母线进行扩容并联时，要求每台逆变器模块输出的幅值和相位一致，防止模块之间的环流。环流将导致各个模块之间功率的不平衡，增加额外的损耗，严重的时候甚至会损坏主电路中的器件。同时三次谐波注入有利于提高直流电压利用率，降低逆变器输入直流母线电压等级，提高输出波形质量。实际中各个模块的主电路参数和主功率管开关时间等不可能是一致的，这些因素引起的三次谐波不对称势必导致环流问题的加剧。因此非常有必要研究一种基于三次谐波注入的三相四桥臂逆变器并联环流抑制控制策略。 

发明内容：

本发明旨在提出一种适用于三次谐波注入的三相四桥臂逆变器并联环流抑制方法。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，在传统的基于平均电流控制的三相三桥臂并联均流控制策略的基础上，将三相电流基准信号相加得到中线零序电流基准，每个并联模块中线电感电流经过PI调节跟踪中线零序电流基准得到第四桥臂调制信号，该调制信号与载波交截产生SPWM开关信号控制第四桥臂开关管。实现多个模块并联第四桥臂电感电流均流的目的。 

在传统逆变器控制策略中通过三次谐波注入方法提高直流电压利用率。本发明采用的控制策略中若通过每个模块自身电流环输出调制信号合成三次谐波作为三次谐波注入时，由于各模块之间电路主电路参数和主功率管开关时间的不对称等原因将会产生模块间生成三次谐波不对称的问题。当三次谐波信号注入到本模块桥臂调制信号，将会在并联模块之间产生零序环流。本发明在上述三次谐波注入策略的基础上将各个模块的三次谐波信号相加取平均值作为所有逆变模块共用的三次谐波信号，该信号与每个模块的各个桥臂调制信号相加，生成的调制信号与载波交截产生SPWM开关信号。该方法消除了零序环流分量，实现逆变模块的功率平衡。 

附图说明：

附图1是本发明的三相四桥臂逆变器并联三次谐波注入的环流抑制方法控制策略结构示意图。附图1中的标号名称：(1)——三相均流控制单元；(2)——三相四桥臂逆变器模块1；(3)——三相四桥臂逆变器模块2；(4)——中线电流基准信号生成单元；(5)逆变模块1三次谐波生成单元；(6)逆变模块2三次谐波生成单元；(7)无零序环流分量的三次谐波信号生成单元；(8)三次谐波信号。 

附图2是本发明对于中线电感电流环流的抑制效果主要波形示意图。 

附图3是未采用本发明中零序环流抑制方法时模块之间零序环流效果主要波形示意图。 

附图4是采用本发明中零序环流抑制方法时三相负载平衡状态下模块之间零序环流抑制效果主要波形示意图。 

附图5是采用本发明中零序环流抑制方法时三相不平衡状态下模块之间零序环流抑制效果主要波形示意图。 

附图1中的主要符号名称：