[发明专利]T型三电平拓扑变流器中点电位平衡控制方法

说明书

本发明涉及一种T型三电平拓扑变流器中点电位平衡控制方法，属于电能治理领域。针对三电平变流器的拓扑结构特点，设计T型三电平拓扑结构；针对三电平变流器的调制策略，选择T型三电平SVPWM空间矢量法作为调制方法；针对T型三电平变流器中点电位平衡问题，基于PI调节的分配因子法控制中点电压的平衡。采用改进型SVPWM控制方法，解决了T型三电平变流器装置的中点电压不平衡问题，利于提升了器件的工作效率及寿命，便于在实际电力系统中应用。具有科学合理，适用性强，可靠性高，效果佳的优点。

技术领域

本发明涉及电能治理领域，特别涉及一种T型三电平拓扑变流器中点电位平衡控制方法。

背景技术

随着化石能源的逐渐消耗和环境污染的日益加重，世界各国都面临着愈加严峻的能源和环境压力。诸如太阳能、风能等可再生能源是解决环境污染和能源危机的重要途径，大力发展绿色清洁的新能源成为解决发展和能源环境之间矛盾的关键性突破口和必由之路。

变流器作为能量转换的接口，在新能源发电中扮演着十分关键的角色，其中，三电平变流器因其波形质量好、开关应力小得到了广泛的应用。T型三电平变流器是在二极管箝位型三电平变流器的基础上改进的，由于T型三电平变流器每相桥臂减少了两个箝位二极管，降低了开关损耗。T型三电平变流器的控制方法主要有SPWM载波法和SVPWM空间矢量法，空间矢量法通过矢量合成控制输出，控制精度高，因此空间矢量法输出谐波比载波法要低，并且直流侧的利用率更高，空间矢量法更适合在要求高的场合。由于三电平变流器上下电容利用不对称和器件损耗差压会逐渐累积为电压偏差，导致上下电容电压不平衡，并且矢量分解是基于理想对称模型，一旦失去平衡各参与分解地矢量将不符合调制理论，导致控制变差，开关损耗和谐波含量增加，并对工作效率和输出的波形质量造成不利的影响，因此解决中点电位平衡是三电平控制中最关键的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种T型三电平拓扑变流器中点电位平衡控制方法，解决现有技术存在的三电平变流器上下电容电压不平衡的问题。本发明科学合理，适用性强，可靠性高，效果佳。能够对变流器装置的三相电压、三相电流以及直流侧两组电容组的两端电压进行实时检测；根据三相输出电流的正负方向、扇区位置及上下端电容直流电压大小选择合适稳定的中点电压矢量；根据SVPWM调制算法中的小矢量对中点电压的影响，采用基于PI调节的分配因子法来调整P型和N型小矢量作用时间，通过这种改进的空间矢量调制方法来控制中点电压的平衡。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

T型三电平拓扑变流器中点电位平衡控制方法，包括以下步骤：

步骤1：针对三电平变流器的拓扑结构特点，设计T型三电平拓扑结构；

步骤2：针对三电平变流器的调制策略，选择T型三电平SVPWM空间矢量法作为调制方法；

步骤3：针对T型三电平变流器中点电位平衡问题，基于PI调节的分配因子法控制中点电压的平衡。

步骤1中所述的T型三电平拓扑结构是：T型三相变流器由12个开关器件构成，变流器每一相包含4个开关器件，S_X1和S_X4分别连接直流侧的正母线和负母线，S_X1和S_X4连接直流侧中点和负载，构成一个双向开关，其中x＝a,b,c。C₁和C₂是分压电容。

步骤2中所述的T型三电平SVPWM调制方法，包括如下步骤：

2.1、扇区判断：判断参考电压所在的大扇区和小扇区；

2.2、矢量的选择：根据最近三矢量原则，选择三个基本电压矢量来合成参考电压矢量；

2.3、作用时间的计算：根据伏秒平衡原理，计算出一个开关周期内三个基本电压矢量的作用时间；