[发明专利]基于电流观测器的PWM脉宽动态调节及其中点平衡方法

说明书

本发明涉及基于电流观测器的PWM脉宽动态调节及其中点平衡方法，其技术特点是：通过电流观测提取出电流基波分量，计算出动态调节时间和稳态调节电压，通过中点平衡计算出调节输出电平时间，将调节输出电平时间以及动态调节时间输入至脉宽调节完成对PWM脉宽进行调整。本发明解决现有常规查表控制中PWM响应滞后、调节过程中电流耦合、紊乱、谐波增加等问题，在保留了优化PWM查表方法电流谐波低优势的同时也克服现有中点平衡技术的缺陷，突破了必须用共模分量调节的限制，解决现有的方法中零序电压调整受限导致调节能力不足、实时性不佳的问题。

技术领域

本发明属于PWM脉宽调制领域，尤其是基于电流观测器的PWM脉宽动态调节及其中点平衡方法。

背景技术

目前国内研制的三电平变频器已经开始投入工业应用，但相比较于国外同类变频器，存在输出最大功率偏低的问题。降低PWM开关频率是提高变频器输出功率的有效方法之一，但开关频率与输出基波频率之比较低时，异步PWM下输出电流波形脉动和谐波大，相应转矩脉动大，而优化PWM查表方法用于低开关频率的矢量控制中又存在响应滞后、电流紊乱，系统难于控制，甚至可能失控的问题。此外使三电平逆变器安全可靠运行，必须确保中点电位为直流侧电压的一半。

目前较常用的中点电位平衡软件算法主要有两种：基于零序分量注入的载波PWM方法和基于冗余小矢量调整的SVPWM方法。零序分量注入的方法调节不够精确；利用冗余小矢量的方法通过调整冗余小矢量对的作用时间来控制中点电压平衡，该方法效果较好已被广泛采用，但在大功率电力电子设备应用中由于开关频率很低，此时上述的调节方法调节能力受限、且实时性不佳导致调节误差影响调节效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出基于电流观测器的PWM脉宽动态调节及其中点平衡方法，解决现有常规查表控制中PWM响应滞后、调节过程中电流耦合、紊乱及谐波增加等问题，同时克服了现有中点平衡技术的缺陷，突破了必须用共模分量调节的限制，解决了零序电压调整受限导致调节能力不足和实时性不佳的问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

基于电流观测器的PWM脉宽动态调节及其中点平衡方法，包括以下步骤：

步骤1、针对电网进行电流观测，得到采集电流i^；

步骤2、给定电流i^*与采集电流i^相加后进行角度修正，得到修正时间Δt₁；

步骤3、给定电流i^*与采集电流i^相加后进行PI调节，得到电压修正值Δu；

步骤4、电压修正值Δu和电压给定值u^*相加后进行查表处理，得到对应的优化PWM脉冲序列；

步骤5、对电网参数进行中点平衡，得到调节输出电平时间Δt₂；

步骤6、修正时间Δt₁与调节输出电平时间Δt₂相加得到总调节时间Δt；

步骤7、优化PWM脉冲序列与调节时间修正值Δt进行脉宽调节，得到一组调节后的开关角度；

步骤8、对步骤7得到的开关角度进行PWM生成，得到相应的PWM波；

步骤9、步骤8得到的PWM波经过逆变器和电抗器后输入至电网。

而且，所述步骤2的具体实现方法为：

其中，i^*为给定电流，i^{^}为采集电流，L₁是负载端等效电感，Δt₁为修正时间，k₁为非线性调节系数，其范围为0.2～1.0。