[发明专利]一种Y型连接串联H桥多电平并网逆变器直流母线电压控制方法

摘要

一种Y型连接串联H桥多电平并网逆变器直流母线电压控制方法，控制整个串联H桥并网逆变器从电网吸收有功功率，来实现三相总的直流母线电压稳定；通过检测和计算来合成Y型拓扑结构中所需要的零序电压，来调节每相间直流母线间的平衡；微调每相间模块指令电压，重新分配各个模块吸收的有功功率，使得该模块实际吸收的有功功率刚好可以抵消这个模块自身的损耗，进而使每个模块在额定的指令电压值下稳定运行。

主权项

1.一种Y型连接串联H桥多电平并网逆变器直流母线电压控制方法，其中，串联的H桥电路具有三路，三路的一端Y型连接在一起，另一端分别接到三相交流电网的三个输出端，每路串联的H桥电路各具有N个H桥模块，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：三相总的直流母线电压控制步骤1．1，检测ABC三相所有H桥模块直流侧电压u_{dc_ai}、u_{dc_bi}、u_{dc_ci}（i=1，2…N），并求出各相N个H桥模块直流侧电压的和u_{a_sum}、u_{b_sum}、u_{c_sum}及每相模块电压平均值u_{a_ave}、u_{b_ave}、u_{c_ave}和三相直流母线平均值uave=13(ua_sum+ub_sum+uc_sum);]]>步骤1．2，将三相直流母线平均值u_ave与每相直流侧电压给定值u_ref送入单路减法器进行运算，其输出送入单路比例积分调节器调整，单路比例积分调节器的输出值作为直流侧与交流侧交换的有功分量Δp_sum，注入到有功轴d上来控制整个串联H桥补偿器从电网吸收有功功率；步骤2，合成零序电压指令步骤2．1，利用步骤1．2中的三相直流母线平均值u_ave分别与u_{a_sum}、u_{b_sum}做差经过PI积分器生成步骤2．2，检测三相补偿电流通过关系式：idpiqp=23sin(ωt)sin(ωt-2π/3)sin(ωt+2π/3)cos(ωt)cos(ωt-2π/3)cos(ωt+2π/3)iacibcicc]]>=Ipcos(α)-Incos(2ωt+β)Ipsin(α)+Insin(2ωt+β)→LPFidpiqp=IpcosαIpsinα]]>idniqn=23sin(ωt)sin(ωt-2π/3)sin(ωt+2π/3)cos(ωt)cos(ωt-2π/3)cos(ωt+2π/3)iaciccibc]]>=Incos(β)-Ipcos(2ωt+α)Insin(β)+Ipsin(2ωt+α)→LPFidniqn=IncosβInsinβ]]>得到中间变量I^Pcosα，I^Psinα，Iⁿcosβ，Iⁿsinβ；步骤2．3，把I^Pcosα，I^Psinα，Iⁿcosβ，Iⁿsinβ代入到关系式：a₁=I^pcosα+Iⁿcosβb₁=I^psinα+Iⁿsinβa2=32Ipsinα-12Ipcosα-32Insinβ-12Incosβ]]>b2=-12Ipsinα-32Ipcosα-12Insinβ+32Incosβ]]>中分别得到a₁，b₁，a₂，b₂的值；步骤2．4，把a₁，b₁，a₂，b₂代入到关系式：sinα1=b1a12+b12,]]>cosα1=a1a12+b12]]>sinα2=b2b22+b22,]]>cosα2=a2a22+b22]]>中得到sinα₁，cosα₁，sinα₂，cosα₂的值；步骤2．5，把得到的sinα₁，cosα₁，sinα₂，cosα₂和值代入到关系式：Ud0=2U0cos(θ)=ΔUb0sinα1-ΔUa0sinα22(sinα1cosα2-sinα2cosα1)]]>Uq0=2U0sin(θ)=ΔUa0cosα2-ΔUb0cosα12(sinα1cosα2-sinα2cosα1)]]>中最终得到U⁰是零序电压；步骤2．6，把代入到最终的零序电压指令方程式：u0=2U0sin(ωt+θ)=2U0cos(θ)sinωt+2U0sin(θ)cosωt=Ud0sinωt+Uq0cosωt]]>中得到Y型拓扑中注入的零压电压；其中sinωt、cosωt可以通过锁相环得到。然后通过数学式求出每个模块应分担的零序电压指令；步骤3：每相内部各个模块间的直流母线均压控制步骤3．1，检测三相补偿器电流将A相H桥单元模块直流侧电压的平均值u_{a_ave}和与A相第一个单元模块直流侧电压值u_{dc_a1}送入单路减法器进行比较，其输出经过单路比例积分调节器调整，单路比例积分调节器的输出值与A相变流器输出的实际电流相乘，得到变流器A相中第一个模块交流侧微调电压指令Δu_{dc_a1}，沿用同样思路求得B、C两相的微调电压指令，最后得到串联多电平变流器每相中第一个模块交流侧指令电压微调量Δu_{dc_a1}、Δu_{dc_b1}、Δu_{dc_c1}；步骤3．2，按照步骤3．1的流程，分别求出A相第二到第N-1个H桥模块微调电压指令Δu_{dc_a2}，...Δu_{dc_a（N-1）}，B相第二到第N-1个H桥模块微调电压指令Δu_{dc_b2}，..Δu_{dc_b（N-1）}和C相第一到第N-1个H桥模块微调电压指令Δu_{dc_c2}，…Δu_{dc_c（N-1）}；步骤3.3，串联多电平并网逆变器电流环控制系统对指令电流和输出电流进行闭环跟踪控制，得到A、B、C三相输出指令电压调制波u_a、u_b、u_c；把A相第一个H桥模块的微调指令Δu_{dc_1}，模块零序电压指令和并网逆变器A相输出指令电压u_a送入单路加法器，其输出作为A相第一个H桥模块最终PWM调制波u_a1；以此类推得到A相中剩余H桥模块最终PWM调制波u_a2，…u_aN，B相、C相中所有高压H桥模块最终PWM调制波u_ba2，…u_bN，u_c2，…u_cN；步骤3．4，各相每个H桥模块的调制波通过三相载波移相生成各个模块的开关信号。