[发明专利]单相三电平变流系统及其控制方法

说明书

本发明属于变流控制技术领域，具体涉及一种单相三电平变流系统及其控制方法。该方法首先将逆变电路直流侧两个电容电压差进行调节控制，得到压差调节值；将压差调节值叠加至逆变电路交流侧输出电流的参考值；然后将叠加压差调节值后的逆变电路交流侧输出电流的参考值与逆变电路交流侧输出电流的实际值作差，得到的差值经过鲁棒H∞控制器进行闭环控制，得到鲁棒控制输出值；最后根据所述鲁棒控制输出值生成逆变电路的调制波信号，并结合逆变电路的载波信号确定逆变电路的脉冲控制信号。本发明可有效解决网侧阻抗波动和直流侧电容电压均衡的问题。

技术领域

本发明属于变流控制技术领域，具体涉及一种单相三电平变流系统及其控制方法。

背景技术

随着社会的发展，化石能源短缺问题和环境污染问题日趋严峻，开发太阳能，风能，地热能，潮汐能等清洁可再生能源已成为解决当今世界能源问题的必然趋势。太阳能具有取之不尽、用之不竭的优点，因而受到各国政府的高度重视和大力支持。利用光伏电池将太阳能转化为电能，再通过并网逆变器系统将电能并入电网。并网逆变器作为光伏电站与电网连接的接口，决定着入网电能的质量，在电能变换方面起着关键作用。

NPC型三电平变流器因其输出功率大、耐高压、输出电能谐波含量少等优点而得到广泛应用。由于配电网的线缆过长和分布式变压器的存在，其等效阻抗随着电缆长度和分布式变压器的增加而增加，导致出现二极管箝位型三电平并网逆变器系统中的网侧阻抗波动问题，阻抗范围波动过大，会使系统的谐振频率下降，甚至趋近于系统的基波频率，严重影响系统稳定性。而且，变流器在带载或并网的情况下，会使其直流侧两个电容出现较大振荡，导致输出波形畸变，缩短电容的使用寿命，降低系统的可靠性和稳定性。故如何保证变流器稳定以及直流侧两电容电压平衡是急需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种单相三电平变流系统及其控制方法，用以解决直流侧两个电容电压不均衡以及网侧阻抗波动问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：

本发明提供了一种单相三电平变流系统控制方法，所述单相三电平变流系统包括逆变电路，逆变电路的交流侧用于连接电网，该方法包括如下步骤：

1)将逆变电路直流侧两个电容电压差进行调节控制，得到压差调节值；将压差调节值叠加至逆变电路交流侧输出电流的参考值；

2)将叠加压差调节值后的逆变电路交流侧输出电流的参考值与逆变电路交流侧输出电流的实际值作差，得到的差值经过鲁棒H∞控制器进行闭环控制，得到鲁棒控制输出值；

3)根据所述鲁棒控制输出值生成逆变电路的调制波信号，并结合逆变电路的载波信号确定逆变电路的脉冲控制信号。

上述技术方案的有益效果为：本发明的单相三电平变流系统控制方法，使用鲁棒H∞控制方法实现对逆变电路交流侧电流的控制，以防网侧阻抗波动，提高系统的稳定性和可靠性；而且，将根据直流侧两个电容压差得到的压差调节值叠加至逆变电路交流侧输出电流的参考值上，使逆变器输出相应的直流量来控制电容充放电，以达到直流侧电容电压均衡的目的，进一步提高系统的稳定性和可靠性。

进一步的，为了弥补鲁棒H∞控制器在稳态性能方面的不足以抑制谐波影响，还包括将得到的差值经过谐振控制器得到谐波控制输出值，并将所述谐波控制输出值叠加至所述鲁棒控制输出值的步骤。

进一步的，步骤1)中，所述调节控制为比例调节控制。

进一步的，为了保证系统的可靠性和稳定性，步骤2)中，所述鲁棒H∞控制器使用三个权重函数，第一个权重函数根据系统的预设稳态性能指标确定，第二权重函数根据逆变电路的功率和变流系统的控制装置性能确定，第三个权重函数根据系统实际参数摄动情况确定。

进一步的，所述第一个权重函数、第二个权重函数、第三个权重函数分别为：