[发明专利]一种基于改进型智能PI控制的逆变器中点电位平衡方法

说明书

本发明涉及一种基于改进型智能PI控制的逆变器中点电位平衡方法，该控制方法主要针对传统PI控制参数调整难度较大，需要人为改动参数，不能实现参数自适应调整的缺点，在现有常规PI调节器控制基础上引入了单神经元自适应PI控制，可以实现PI参数自适应调整，具有速度快、响应快、系统稳定的特点。

技术领域

本发明属于电力电子控制技术领域，具体涉及到一种基于改进型智能PI控制的逆变器中点电位平衡方法。

背景技术

三电平拓扑结构具有输出容量大、输出电压高、电流谐波含量小等优点，使得三电平结构在高压大功率交流电机变频调速领域得到了广泛的应用。

目前T型三电平逆变器的脉宽调制(pulse width modulation，PWM)方法中，由于空间矢量脉宽调制法(space vector pulse width modulation，SVPWM)的控制模型较为简单，具有转矩脉动小和电压利用率高等特点，而且还可以充分利用电压矢量的冗余状态来控制逆变器直流侧的中点电位平衡以及降低逆变器的开关损耗，因此得到了较为广泛的应用。

中点电位平衡问题是三电平逆变器的一个固有问题，国内外的学者提出许多方法来解决这一问题，常见的有构建虚拟空间矢量、合理选择冗余矢量的作用顺序和注入零序电压分量。但计算都较为复杂，控制系统的实现较难，不利于在线实现。

发明内容

针对传统基于PI控制解决中点电位不平衡技术的不足，本发明提出一种基于单神经元自适应PI控制的T型三电平逆变器中点电位平衡控制方法。该控制方法主要针对传统PI控制参数调整难度较大，需要人为改动参数，不能实现参数自适应调整的缺点，在现有常规PI调节器控制基础上引入了单神经元自适应PI控制，可以实现PI参数自适应调整，具有速度快、响应快、系统稳定的特点。

目前，造成三电平逆变器中点电位发生偏移的原因有以下几种：①电容C₁和电容C₂的取值不相等；②直流侧直流电源电压不稳定、容易波动；③由基尔霍夫电流定律KCL可知，在一个周期中，如果直流侧中点电流矢量之和不为零，就会导致中点的电位发生偏移，从而影响系统正常工作。

如图1所示，是T型三电平逆变器直流侧结构示意图。U_dc为直流电源，U₀为中点电位，C₁和C₂为直流电容，设流入中点的电流i₃为正方向，可以得到两个直流电容的电流i₁和i₂为：

由基尔霍夫电流定律可得

两边同时取积分，可得：

式中，i₃是一个周期内开关状态为“O”状态时候相电流之和。

由此可知：T型三电平逆变器中点电位是否稳定是和开关管一个周期内流进中点电位的电流有关。

T型三电平逆变器输出端A、B、C三相每一相都有三种工作状态：P状态，输出电压为+U_dc/2；O状态，输出电压为0；N状态，输出电压为-U_dc/2；其开关特性可以等效为：

式中x＝a,b,c。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，提供一种基于改进型智能PI控制的逆变器中点电位平衡方法，该方法包括以下步骤：