[发明专利]基于二次电压注入的I型三电平中点电位平衡控制方法

说明书

本发明公开了一种基于二次电压注入的I型三电平中点电位平衡控制方法，该控制方法基于I型三电平变流器，采用载波反向SPWM调制技术，通过总母线电压环、中点电位控制环和电流内环，在稳定输出给定电流的同时确保母线电压稳定以及中点电位平衡。其中，总母线电压环和中点电位控制环均基于PI控制器，除此之外，创新地对中点电位控制环注入二次电压，以此来抑制变流器在运行过程中由于器件、电网电压波动等原因造成的中点电位失衡；电流内环用来控制变流器更好的跟踪给定电流。本申请解决了在三相四线制中的三电平变流器电位失衡的问题，增强了系统稳定运行的能力，并具有控制方法简单可靠、适用性强的优点。

技术领域

本发明涉及电力电子应用技术及I型三电平变换器技术，特别是涉及一种基于二次电压注入的I型三电平中点电位平衡控制方法，属于电力电子变换器领域。

背景技术

常见的电能质量问题有无功电流、不平衡电流和谐波电流。作为一种典型的电力电子变流器，I型三电平变流器由于其结构简单、通态损耗小、能实现能量双向流动等特点在电能质量治理中得到了广泛地应用。但电网的的畸变及在接入电弧炉、大功率整流器等非线性负载时三相电流不对称等因素会导致上下电容电压不平衡，解决中点电位平衡是三电平控制中最关键的问题之一。

对于三电平变流器的常用调制方法有SPWM载波法和SVPWM空间矢量法，空间矢量法控制精度高，但对不对称系统的容错率低且易产生谐波含量，SPWM载波法简单可靠，在实际应用中十分广泛。在三相三线制系统中，通过注入零序电压的方法可以较好地解决中点电位平衡问题；但是在三相四线制系统中，注入零序电压的方法不仅不能解决中点电位平衡问题，而且会在中线上产生较大的零序电流，因此亟需一种新的控制方法解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于二次电压注入的I型三电平中点电位平衡控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，使由于电网电压波动因素造成的中点电位不平衡问题得到解决。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于二次电压注入的I型三电平中点电位平衡控制方法，具体包括以下步骤：

S1，采集所述待测电路中第一电容的电压、第二电容的电压、参考电压和电流参考值，将所述第一电容的电压与所述第二电容的电压相加，获得电压和，将所述电压和与所述参考电压的差值输入PI调节器，获得第一控制信号，将所述第一控制信号通过第一反park变换获得三相有功电流控制量；

S2，将所述第一电容的电压与所述第二电容的电压做差，获得电压差，将所述电压差与0值电压的差值输入所述PI调节器，获得第二控制信号，将所述第二控制信号通过第二反park变换形成二次电压，获得三相偏差电流控制量；

S3，对将所述三相有功电流控制量和所述三相偏差电流控制量求和，获得反馈量，将所述反馈量与所述电流参考值的差值输入PR调节器，获得总调制波控制量，基于所述总调制波控制量控制待测电路中绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通与关断。

进一步地，所述待测电路包括但不限于控制部分，具体为：总母线电压外环控制、中点电位控制环和电流内环控制。

进一步地，所述待测电路还包括三相桥臂，其中每相桥臂包括4个IGBT。

进一步地，所述S1中的第一反park变换具体方法为：

S1.1，从原始的两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系，具体的变换矩阵C_dq-αβ为：

其中dq代表所述两相旋转坐标系，αβ代表所述两相静止坐标系，dq-αβ代表由两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系，ω代表旋转坐标角频率；

S1.2，从所述两相静止坐标系变换到三相静止坐标系，具体的变换矩阵C_αβ-abc为：