[发明专利]针对三电平逆变器中点电位波动的直流电容容量确定方法

说明书

技术领域

本发明属于多电平逆变器技术领域，更为具体地讲，涉及一种针对三电平逆变器中点电位波动的直流电容容量确定方法。

背景技术

图1是钳位型三电平三相电压型变流器主电路图。中点电位波动是指钳位型三电平逆变器直流侧两个直流电容中点(图1中o点)的电位波动，当直流电容容量越小，则中点电位波动的幅值越大，其会直接影响到逆变器是否可以稳定输出所需要的波形。目前，电容中点电位波动的相关文献主要是从中点电位不平衡控制的角度出发提出不同的调制算法，而其电容容量的确定一般都是通过仿真试凑的方法来获得，其缺点是效率低且难以在满足实际应用需求的条件下使电容的容量最小，进而降低电容的成本和减小电容的体积。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种针对三电平逆变器中点电位波动的直流电容容量确定方法，在使中点电位波动大小在满足实际应用要求的同时令直流电容具有最小的容量。

为实现上述发明目的，本发明针对三电平逆变器中点电位波动的直流电容容量确定方法包括以下步骤：

S1：根据三电平逆变器的调制比M、直流侧母线电压U_dc和功率因数角计算得到PWM三相调制波u_ma、u_mb、u_mc；

S2：根据三电平逆变器的三相输出相电流的峰值I_m，计算三相输出相电流i_a、i_b和i_c，计算公式为：

其中，T_m表示PWM三相调制波的周期；

S3：计算出PWM调制波周期T_m各个时刻t的电容中点电荷累积量Q_o(t)：

其中，T_S表示开关周期；

求得电容中点电荷累积量的峰峰值Q_o-pk＝max(Q_o(t))-min(Q_o(t))；

S4：计算得到直流侧电容最小容量C：

其中，k为实际应用中电容容量的裕度，U_o-pk表示直流侧电容中点电位波动允许的最大峰峰值。

本发明针对三电平逆变器中点电位波动的直流电容容量确定方法，首先确定PWM调制算法的三相调制波和三电平逆变器的三相输出相电流，然后计算得到一个PWM三相调制波周期内直流电容中点电荷变化量的峰峰值，根据实际直流侧电容中点电位波动允许的最大峰峰值计算得到直流侧电容的最小容量。

本发明从PWM调制算法本身出发分析其对电容中点电位波动的影响程度，进而提供一种能够快速准确地获得直流电容容量的计算方法，能够根据实际直流侧电容中点电位波动允许的最大峰峰值快速计算得到直流侧电容的最小容量，使得三电平逆变器的输出电平能够满足实际应用的需要，进而获得稳定的三相输出电压电流波形。

附图说明

图1是钳位型三电平三相电压型变流器主电路图；

图2是本发明针对三电平逆变器中点电位波动的直流电容容量确定方法的流程图；

图3是三相调制波、三相输出相电流与电容中点电流的关系图；

图4是SVPWM三相调制波电容中点电荷累积量在调制波周期内变化曲线；

图5是电容中点电荷累积量的峰峰值随调制比和功率因素角的变化趋势图；

图6是本实施例中A相输出相电流和电容中点电位的波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图2是本发明针对三电平逆变器中点电位波动的直流电容容量确定方法的流程图。如图2所示，本发明针对三电平逆变器中点电位波动的直流电容容量确定方法包括以下步骤：

S201：计算PWM三相调制波参数：

根据三电平逆变器的调制比M、直流侧母线电压U_dc和功率因数角计算得到PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)三相调制波u_ma、u_mb、u_mc；