[发明专利]三电平滞环电流跟踪逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于并网逆变器技术领域，尤其涉及一种三电平滞环电流跟踪逆变器及其控制方法。

背景技术

逆变器的输出电流控制方法有线性PWM控制、单周控制、滞环电流跟踪控制等多种，其中滞环电流跟踪控制方法具有电流跟踪速度快、鲁棒性好、结构简单等优点，在对电流跟踪速度要求较高的场合常被选用。但是，滞环电流跟踪控制方法通常仅适用于两电平逆变器。随着功率电子技术的发展和三电平IGBT功率模块的出现，三电平逆变器得到日益广泛的重视和应用。与两电平逆变器相比，三电平逆变器具有输出纹波电流小、效率高、适用于更高系统电压等优点。三电平逆变桥的输出有正电平、零电平和负电平三种状态，常规的二态滞环跟踪控制方法不能适用。有关研究文献中提出了几种三态滞环跟踪控制方法，其中一类是将输出电压的极性作为附加判定条件构建三态输出驱动信号，由于原理上存在缺陷，不能准确判知实现正确跟踪所需输出状态，容易发生跟踪失败问题；第二类三态滞环电流跟踪控制方法中，除滞环跟踪误差带上下限外，还需要在误差带内增加新的比较电平，并增加三电平逆变桥中半导体功率器件开关次数，从而导致功率器件开关应力及损耗增加、电磁干扰增加；第三类三态滞环电流跟踪控制方法则是通过引进由时钟脉冲控制的时序电路，与滞环比较器结合完成三态控制，存在跟踪滞后，实时性变差的问题。公知的三电平逆变器滞环电流跟踪控制方法，由于存在各种缺陷，使得滞环跟踪控制方法的优势在三电平逆变器中难以得到充分发挥。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种能够充分发挥滞环跟踪控制方法优势的三电平滞环电流跟踪逆变器及其控制方法。

为实现此目的，本发明采用如下技术方案：

一种三电平滞环电流跟踪逆变器，它包括三电平逆变桥，三电平逆变桥的输出端串联电感器后作为三电平滞环电流跟踪逆变器输出端；

电流采集装置和电压采集装置至少采集三电平滞环电流跟踪逆变器输出端中一相的电流瞬时值以及该相输出端与三电平逆变桥的零电平支撑点Z间的电压瞬时值，并将它们送入相应的电压检测单元和电流检测单元；

电压检测单元将检测到的电压信号送入相应的驱动控制单元；

电流检测单元将检测到的电流信号送入相应的滞环比较单元，滞环比较单元的输出信号送入所述的驱动控制单元；

三相指令电流信号中的至少一相分别送入所述驱动控制单元和滞环比较单元；

所述驱动控制单元与相应的驱动单元连接，驱动单元输出驱动信号送入三电平逆变桥的对应驱动信号输入端，从而使三电平滞环电流跟踪逆变器输出电流准确跟踪指令电流的变化。

所述三电平滞环电流跟踪逆变器输出端为三相输出U、V、W；

电压采集装置和电流采集装置分别采集三相输出端U、V、W分别与三电平逆变桥的零电平支撑点Z间的电压瞬时值和三相输出电流瞬时值信号，并将它们送入相应的三个电压检测单元和一个电流检测单元；

各电压检测单元将检测的电压信号送入相应的三个驱动控制单元；

电流检测单元将检测到的电流信号送入相应的三个滞环比较单元，三个滞环比较单元的输出信号送入所述的三个驱动控制单元；

三相指令电流信号则分别送入三个驱动控制单元和三个滞环比较单元；

三个驱动控制单元分别与相应的驱动单元连接，各驱动单元输出的驱动信号送入三电平逆变桥的对应驱动信号输入端，从而使三电平滞环电流跟踪逆变器输出电流准确跟踪指令电流的变化。

所述驱动控制单元的结构为：

第一RS触发器的Q端作为所述驱动控制单元的⑤端，其R端作为所述驱动控制单元的①端，其S端接第一与门的输出端；

第二RS触发器的Q端作为所述驱动控制单元的⑥端，其R端作为所述驱动控制单元的②端，其S端接第二与门的输出端；

第一与门的一个输入端也作为所述驱动控制单元的②端，另一输入端接第一比较器的输出端；

第二与门的一个输入端也作为所述驱动控制单元的①端，另一输入端接非门的输出端，非门的输入端接第一比较器的输出端；

第一比较器的同相输入端接微分运算单元的输出端，其反相输入端接比例运算单元的输出端；

微分运算单元的输入端作为所述驱动控制单元的③端；

比例运算单元的输入端作为所述驱动控制单元的④端。

所述滞环比较单元结构为：

第二比较器的输出端作为所述滞环比较单元的③端，其同相输入端作为所述滞环比较单元的②端，其反相输入端接第一加法运算单元的输出端；