三电平逆变器中点电压控制新方法
一种三电平能馈装置的中点电位平衡控制方法

一种三电平能馈装置的中点电位平衡控制方法
三电平能馈装置是一种在高压大电流场合下采用的电力电子装置。
为了保证三电平能馈装置正常运行,需要对中点电位进行平衡控制,以下是一种中点电位平衡控制方法:
1. 建立中点电位检测回路,采用电压传感器检测中点电位,并将检测结果反馈到控制器。
2. 控制器根据中点电位检测结果,通过控制器的输出控制半桥电压输出,使得中点电位平衡。
3. 控制器采用PID算法来实现中点电位平衡控制。
具体来说,控制器根据检测的中点电位值计算出偏差,然后通过调节控制半桥电压输出,使实际中点电位等于期望中点电位。
4. 通过实时监测中点电位的动态变化情况,对控制器进行调整,以提高中点电位平衡的效果。
总之,中点电位平衡控制方法需要建立一个中点电位检测回路,并采用控制器进行闭环控制。
通过有效调节半桥电压输出,以达到中点电位的平衡。
三相三电平维也纳中点平衡

三相三电平维也纳中点平衡
"三相三电平维也纳中点平衡"通常是指在三相电力系统中采用三电平的维也纳中点平衡控制。
这种控制方法在电力电子领域中应用广泛,特别是在三相四线系统中,其中包括三个相电压和一个中点电压。
1. 三相电力系统:这是指电力系统中的三个交流电相,通常称为A相、B相和C相。
在三相系统中,电压和电流波形存在120度的相位差。
2. 三电平:三电平通常指的是在电力电子设备中,输出电压或电流具有三个不同的电平。
这种配置通常通过使用多电平变换器实现,如三电平逆变器。
三电平系统通常能够减小谐波含量、提高功率因数,减少对电力系统的干扰。
3. 维也纳中点平衡:在三相四线系统中,有一个中性点,也称为维也纳中点。
平衡表示系统的各个相之间的电压和电流是平衡的,即它们的大小和相位都是相同的。
在三相系统中,实现维也纳中点平衡对于提高电力系统的性能和稳定性是重要的。
"三相三电平维也纳中点平衡"指的是在一个三相电力系统中,采用了三电平的控制方法,同时确保各个相之间的电压和电流是平衡的,维持了维也纳中点的平衡。
这种控制方法常用于各种电力电子应用,如变频调速、电力因数校正等。
三电平零序分量注入载波调制及中点电位控制

三电平零序分量注入载波调制及中点电位控制Three-Levei Carried Moduiation Based on Zero-Sequenee Voltage I z jectionand Control of Neutral Point Pote"tial李党盈常亚婷(西安迅湃快速充电技术有限公司,陕西西安710119)摘要:针对传统的矢量合成法空间矢量调制逻辑复杂、运算量大的问题,研究了一种基于零序分量注入的中点钳位型三电平拓扑载波调制策略。
推导并总结了参考电压在整个矢量空间下的零序分量表达式。
数值仿真结果表明,将零序分量与参考电压叠加,可以实现与常规合成法等效的空间矢量调制。
以负载电流方向和正负小矢量作用机制为依据,通过正负小矢量作用时间的调节,控制流入和流出母线中点的电流,可实现正负母线电压的平衡控制。
搭建了三电平整流器正负母线不平衡测试环境,通过实验验证了中点电位控制方法的正确性和有效性遥关键词:三电平;载波调制;零序分量;中点电位控制Abstract:A Carried modulation strategy of neural point clamped three-level topology based on zero sequence voltage injections studied"this paper.The general formula for calculating the zero sequence voltage of the reference voltage" different sectors and modulation ratios is derived.Numericai simulation results show that superimposing the zero sequence voltage with the reference voltage can achieve space vector modulation equivalent to the conventional synthesis method. Based on the load current direction and the positive and negative small vector action mechanism,through the adjustment of the positive and negative small vector action time,the current flowing into and out of the neural point can be controiled.A three-level rectifier positive and negative bus unbalance test platform is built,a"d the correctness and effectiveness of the neutral point potential control algorithm are verified through experiments.Keywords:Theree-LeveI|Carriea moauIation|Zero-sequence voItage|ControI of neural point potential中点钳位型三电平变流拓扑具有功率器件电压du/dt小、损耗低、滤波系统体积小等优点,在光伏逆变器、大功率交流传动、有源电力滤波等产品上广泛应用[1]遥三电平变换器直流中点电位在正负母线功率不均衡等情况下会失去平衡性,导致功率管电压应力水平升高的风险。
三电平逆变器中点电位平衡

三电平逆变器中点电位平衡三电平逆变器是一种常见的电力电子设备,其基本原理是通过控制电力电子开关的通断状态,将直流电源转化为交流电源,以供各种电器使用。
在三电平逆变器中,中点电位平衡是一个重要的技术问题,需要采取相应的措施来维持中点电位的稳定和平衡。
三电平逆变器中点电位不平衡的主要原因包括:1.开关管的导通电阻不均匀:由于电力电子开关管的导通电阻存在差异,导致不同开关管在相同条件下产生的热量和电压降不同,进而造成中点电位波动。
2.开关管的开关速度不同:电力电子开关管的开关速度存在差异,使得不同开关管在通断状态转换时产生的电流和电压波形不同,从而导致中点电位波动。
3.负载不平衡:逆变器所带负载不平衡,导致输出电流和电压波形发生偏移,进而影响中点电位的稳定性。
为了维持三电平逆变器中点电位平衡,通常采取以下措施:1.采用对称开关管:选取开关管时,应尽量选择对称开关管,即开关管的导通电阻、开关速度等参数均相同,以保证逆变器在不同开关管通断状态转换时产生的电流和电压波形对称。
2.采用滤波电路:在逆变器输出端设置滤波电路,以滤除开关管通断状态转换时产生的谐波分量,从而减小对中点电位平衡的影响。
3.采用磁性元件:在逆变器中加入磁性元件,如电感、变压器等,以减小输出电流波形的畸变程度,从而降低对中点电位平衡的影响。
4.采用电容元件:在逆变器输出端设置电容元件,以吸收逆变器输出端的谐波分量,从而减小对中点电位平衡的影响。
5.调整负载平衡:对于逆变器所带负载不平衡的情况,可以通过调整负载的分布和连接方式等措施来减小对中点电位平衡的影响。
综上所述,维持三电平逆变器中点电位平衡需要从多个方面入手,包括选取对称开关管、采用滤波电路、加入磁性元件、采用电容元件以及调整负载平衡等措施。
这些措施的综合应用可以有效地减小中点电位的波动,提高逆变器的稳定性和可靠性。
多电平逆变器中点电压平衡问题

vx i x
可计算叠加任意零序电压之后的中点平均电流,
78
§3 多电平逆变器中点电压平衡问题
基于零序电压注入的中点电压控制方法步骤:
1) 根据上、下母线电压差计算所需的目标中点电流; 2) 得到三相参考电压的初始值,并计算出可选的零序 电压范围;
3) 选取一定数量的零序电压,计算这些零序电压对应 的母线中点电流: io
x a,b,c
v x ix
4) 将各零序电压对应的中点电流与目标中点电流作比 较,选取使得两个中点电流相差最小的那个零序电压作 为最优零序电压。
79
§3 多电平逆变器中点电压平衡问题
选取零序电压的方法:
采用数值方法,从最小到最大值每隔一定区间选取一个; 变七段式PWM为五段式PWM,选取使得某一相参考电压 为整数(-1,0或1)的零序电压;
vmax
vmid0 vmin0
onn nnn
vmid
vmid0 vmin vmin0
vmid0
vmid vmin
vmax0
vmax
vmid
vmin0 v mid
vmin
情况2
1
vmax0
vmax
vmid
情况1
ooo poo ppo poo
poo 情况3 ppo ppp ppo poo 情况5
81
vmin
平均中点电流的计算:
io
x a,b,c
注入的零序电压为Vz
va va0 vz vb vb0 vz vc vc0 vz
1 v i
x
x
ia ib ic 0
三电平DPWM光伏逆变器的中点平衡控制

三电平DPWM光伏逆变器的中点平衡控制龚仁喜;钟榕蓉;刘畅;彭立亮【摘要】传统中点平衡控制方法运用在三电平DPWM(discontinuous pulse-width modulation)逆变器中会打乱DPWM的箝位区域,从而使DPWM策略失效。
针对该问题提出了一种新的中点平衡控制方法。
此方法在中点电位波动大于正限值时将距离负电平最近的一相箝位于负电平,在小于负限值时将距离正电平最近的一相箝位于正电平,由此推算出调中点电位时刻应注入调制波的零序电压分量。
搭建Simulink模型及由DSP控制器和Q8构成的半实物仿真实验平台,对所提算法分别进行了离线仿真及硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)仿真实验,证明了所提算法的可行性及有效性。
此方法能简单有效地控制中点电位平衡,无需在每个载波周期都进行复杂的计算即可达到控制目的,同时能确保DPWM低开关损耗的特性。
【期刊名称】《重庆理工大学学报》【年(卷),期】2016(030)009【总页数】8页(P87-94)【关键词】中点平衡控制;不连续脉宽调制;三电平逆变器;硬件在环仿真【作者】龚仁喜;钟榕蓉;刘畅;彭立亮【作者单位】广西大学电气工程学院,南宁530004【正文语种】中文【中图分类】TP23二极管箝位式电路拓扑(NPC)是运用最为广泛的多电平并网逆变器拓扑。
相比传统两电平逆变器,NPC逆变器具备du/dt、总谐波畸变率(THD)小、器件电压应力低的优点,所以更适用于中高压大功率电能变换和交流驱动场合[1-2]。
随着光伏电站功率的不断攀升[3],NPC逆变器将逐渐成为大中型并网光伏逆变器的主流结构。
在电力变换系统中,器件损耗(包括导通损耗和开关损耗)是影响系统效率至关重要的一环,而变换器的开关损耗与具体的调制方式有很大关系,改进调制方式可以在一定程度上减小开关损耗。
为此,有学者提出了不连续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation,DPWM),将每个开关周期的开关次数降低到连续调制(continuous pulse width modulation, CPWM)时的2/3,大大地降低了开关损耗。
三电平逆变器
25
结论:
• • 零矢量V0不会影响中点电压; 小矢量V1~V6对 有明显的影响。P型小矢量会使得升高,而N
型小矢量会导致降低;
• • 中矢量V7~V12也会影响,但电压偏移的方向不定; 大矢量V13~V18对中点电压偏移没有影响。
26
(2)最小中点电压偏移的开关序列
工况1:选定的三个矢量中有一个小矢量
式中 的取值范围 0 3 为: ma 为调制因数
ma 3
Vref Vd
0 ma 1
19
20
3. Vref位置与保持时间之间的关系
•Vref指向区域4的中点Q。
•Q和最近三个矢量V2、V7 和V14之间的距离一样,因 此作用时间相同。 •当Vref沿着虚线从Q点向 V2移动时,V2对Vref的影 响增强,使得V2的保持时 间变长。 •当Vref和V2完全重合时, V2的保持时间Tc达到最大 值(Tc=Ts),V7和V14的 保持时间减小到零。
v AN
3E
2E E 0
44
五电平开关状态和逆变器端电压VAN
21
4. 开关顺序设计原则:
•从一种开关状态切换到另一种开关状态的过程中,仅影响同一桥臂 上的两个开关器件:一个导通,另一个关断:
•Vref从一个扇区(或区域)转移到另一个扇区(或区域)时,无需开 关器件动作或只需最少的开关动作;
•开关状态对中点电压偏移的影响最小。
22
(1)开关状态对中点电压偏移的影响
23
c)与b中正好相反,V1的N型开关状态[ONN] 使VZ减小。
d)工作于开关状态[PON]的中矢量V7,负载 端子A、B和C分别连接到正母线、中点和负 母线上。在逆变器不同运行条件下,中点电 压VZ可能上升也可能下降。
一种基于模型预测控制的T型三电平逆变器中点电位平衡控制方法
一种 基于模 型预测 控制 的T 型三 电平逆变 器中点 电位平衡控制方法
2 0 1 5  ̄9 月
1 引言
三 电平逆 变 器具有 输 出 电压 谐 波含量 低 、 电压
变 化 率 小 、E MI 小 等 优 点 , 目前 在 中 高 压 大 功 率 场
2 三 电平 逆变器 的数学 模型
正 负进 行判 定 ,繁琐 的计算 不仅 耗 费时 间 ,还 占用 大 量的 存储 空 间。预测 控 制技术 是一 种线 性控 制方
法 ,其动态 响应快 、控 制精度 高、易于数字化 实现 。 文献 [ 4 】 将 预 测 电流 控 制方 法 应 用于 两 电平 电压源
型逆 变 器 ,该 方法 能够 有效 地控 制 负载 电流 ,具 有
F i g . 1 S c h e ma t i c o f t h e T - t y p e t h r e e — l e v e l i n v e r t e r t o p o l o g y
器H VD C系统 ,提 出了一种 模块 化 的模型预 测控制
2 . 1 T型三 电平逆 变器的数学 模型 T型三 电平 光伏 并 网逆 变 器的 电路拓 扑 结构 如
图 1 所 示 … ,在此 用一 个直 流 电压源 代替 光伏 电池
合具 有 十分 重要 的应 用 。二极管 钳位 型 三 电平逆 变 器是 目前工 业应 用 最广泛 的一种 拓 扑结 构 ,T型 三 电平 拓扑是 在 二极 管钳位 型 三 电平 逆变 器 的基础 上 改进 而来 的 ,其 电路 每一 桥 臂上减 少 了两个 钳位 二极 管 ,降低 了导通 损耗 ,减 少了逆 变 器体 积 ,是 很 有发 展前 景 的一种 逆 变器 拓扑 雎 ] 。但三 电平 中点 钳位 型 逆变 器 电路结 构存 在直流 侧 中点 电位会 产生
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三 电 平 逆 变 器 中点 电压 控 制 新 方 法
周 昌鸿 , 曹建 明, 杜 军
( 海船舶运 输科 学研 究所 ,上海 2 0 3 ) 上 0 1 5
摘
要: 以三 电平 电压源型逆变器为研究对象 , 分析 了三 电平 电压源型逆变器 中点电压不平衡产生 的原 因及 影响 。
第3 3卷 第 2 期 21 年 1 00 2月
上 海 船 舶 运 输 科 学 研 究 所 学报
j oURNAL OF S S S RI
Vo _ 3 NO 2 l3 .
【e. 2 0 )C 01
文章编 号 : 6 45 4 (0 0 0 —1 50 1 7— 9 9 2 1 ) 20 4 —7
Ke r s ywo d :NP r b e ;t r e lv l n e t r VP M C p o lm h e -e e v r e ;S i W
U 日 舀 ^ —I — L J — 一
近年来 , 应用 于高压 大功 率领域 的多 电平逆 变器 引起 了 电力 电子行 业 的极 大关 注 。由于受 电力 电子 器 件 电压容量 的 限制 , 传统 的两 电平变 频器通 常采用 “ 高一低一 高 ” 方式 经 变压 器 降压 和升 压来 获 得 高压 大功
控制在桥壁电压 - 5 以内)证实 了提 出中点电压控制算法 的正确性 。 + , 关键词 :中点电压平衡问题 ; 三电平逆 变器 ; 空间矢量合成脉宽调制
中图 分 类 号 : M4 4 T 6 文献标志码 : A
A w p o c o u r lPo n t nta Ne Ap r a h f r Ne t a — i tPo e i l
收稿 日期 :0 00 —5 2 1—62
作者简 介: 周昌鸿 (9 6)男 , 1 8一 , 江西省 东安县人 , 硕士 , 主要从事电力推进研究 工作 。
16 4
上海船舶 运输科学研究所学报
2 1 年第 3 卷第 2期 00 3
三 电平逆变 器 中点 电位 的平衡是保 证 电机安全 高效运行 的一 个重要 标志 , 中点 电位不 平衡 , 若 会使其输
取适 当 的方法 加 以抑制 或消除 。通常控 制 中点 电压 的波 动在直 流母线 电压 的±5 以 内 , 则桥臂 上 的某 些 否
开关 器件承受 的反 压将 比原先 的高 1 % , 上 由于器 件 动作 引起 的尖 峰 电压 , 0 加 使得 器 件 的耐 压裕 度 大大 降
出 电流谐 波含量 加大 , 三相输 出不对称 , 严重 时导致 开关 器件 的损 坏 。 目前 , 对三 电平 逆 变 器 中点 电压 的 针
控 制方法 有 2 方 向 : 个 ~是利用 改进 硬件 电路 实现 中点 电压 平衡 的方法 ; 二是通 过改变 开关 时序或控 制矢 量
电压持续时间的方法实现电压平衡F 。文献[] 引 4采用了改进硬件电路的方法 , 但改进的电路及控制算法较为
复 杂 。文 献[ ,] 23 采用 了控 制合成 矢量 电压持续 时间 的方法 , 计算 也显 得 复杂 , 易引起 矢 量 合成 作 用时 但 容
问过小导致 开关切 换过 于频繁 和尖 峰 电流 、 电压 浪涌 的问题 。
针 对 目前 在使用 三 电平 逆变器 驱动 电机多采 用 S WM 算 法 , 文 以 S wM 算法 为 基础 , 出 了一 VP 本 VP 提 种根据 中点 电容 电位 差 , 过变换输 出作用 序列 , 得合成 矢量 中正 负小矢量 作用 时间不平 衡来控 制三 电平 通 使
中点 电压 的方 法 , 化 了控制 运算 , 简 并对其 进行 了仿 真验证 。
1 三 电平 电压 型逆 变器分 析
1 1 三电 平电压型逆 变器主 电路 .
图 1是三 电平逆变器 拓扑结 构 , 中 【 , , 为逆 变 器 三相 输 出 , 0, 为 直流 电容 侧 桥臂 。每 一桥 其 , W P, N 臂 由 4 I B 、 和 2个嵌位 二极 管组成 。在保证 1 3和 2 4位 置 I T管 互 补 的情 况下 , 应各 开关状 个 G ]管 , , GB 对
态 , 出端输 出电压见表 1 输 。 在三 相交流逆 变输 出 中, 相应 的逆变 器输 出电压空 间矢量 可表示 为 表1 三电平 开关切换动作 及其输出 压 电
V( u, v, w)一 2 V S s S
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( u+ v+ a S S 2 )
】
开关 状 态
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一 — — 一 — —
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Ⅳ
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图1 二极管钳位式三 电平逆变器 主电路结构
图 2 三 电 平逆 变器 空 间电 矢 量
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rt no y t eiigv co . Smuain s o h tt epo o e loih i ef in c n r ln h e ta on tnil ai fs n h szn et r i lt h wst a h r p sd ag rtm s fi e t( o tol g t en u r l itp e ta o o c i p o fu tainwi i ± 5 o h to r g r ) lcu t t n o h ft a fb i eams . d
输 出电 压
式 中 , x , ,C -U, ) S 一0 l2 r V, 分别 表示 开关 接通 负 电位 、 电位 和正 电 零 位 。可以看 出 , 由于每相 电压都 有 3种状 态 , 即+ 1 2 c0和 一 1 2 , /v ̄, / 这样 三相 系统 中就有 3 一2 个 电压 矢量 。图 2为 三 电平 空 间 电矢 量 分 。 7 布 图。其 中 P, 分 别 表 示 每相 开 关 接 通正 电位 、 电位 和 负 电位 。 0, 零
S a ii a i n i r e Le e nv r e t b lz t0 n Th e - v lI e t r
ZHOU C a g- o g, C hn hn AO d a — ig, DUJu i nr n u n
( h n h i h p a d S ip n s a c n tt t ,S a g a 2 0 3 ,Chn ) S a g a i n h p ig Re e rh I siu e h n h i 0 1 5 S ia
流侧 电压 的正 电平 、 电平 和零 电平上 。 负
周 昌鸿 , : 等 三电平逆变器中点 电压控制新方法
17 4
大 电压 开关矢量 : 幅值 为 2 另外 两侧则对 应负 电平及 正 电平 。
1 2 对 中点 电压 的影 响 .
, 包括 小矢量 L …L 。大 电压开 关矢 量 均有 一 相接 正 电平 或 负 电平 ,
三 电平 逆变器 在使用 中容 易造成 直流侧 电压不 平衡 。造 成直 流侧 电压 不 平衡 的原 因有 多种 : 网侧整 流
器造成 电容器 电压固有的波动, 负载动态过程中有功 、 无功功率的变化导致的波动等 。网侧整流造成电容电
压 固有 的波 动大小有 限 , 常不会 影 响系统 的正常运 行 , 通 而负 载情 况造 成 的波 动对 电容 电压影 响 较 大 , 采 需
针对三电平逆变器 中常用 的空间 电矢量脉宽调 制 ( pc c rP S aeVet WM , V WM) 法 , 出了一种调节 中点 电压 o SP 算 提 的新方法 。该 方法控制算法简单 , 避免 了因合成矢量作用时间过短导致 的电压脉冲和作用 时间小于死区时间 的情
况, 能控制 中点 电压波动在合理范 围, 并 同时 , 对所提出的算 法进行 了仿真验证 , 得了 良好的效果 ( 取 中点电压波动
ON (N oF 0F 十 1 2 a ) F F /V -
0FF 0N 0N 0F F O
0F (F 0N F )F 0 N
~ 12 /
可 以看 出该 开关 电压 矢量将 复平 面分成 了 6个扇 区 , 每个 扇 区又分为 6个小 区域 。
尸
Ab ta t sr c :Th a s s a d e f cs o h e t a- on o e ta n a a c n t r el v l o t g o r e i v r e s a e su id ec u e n fe t ft e n u r l i tp t n ilu b l n e i h e -e e la e s u c n e t r r t d e .A p v n w t o f e t a- o n o e ta t b l a in f r o e me h d o u r l i tp t n i l a i z to o mmo l s d s a ev c o W M c e r p s d n p s i c n y u e p c e t rP s h mei p o o e .Th o to l o s ec n r l g — a rt m i l a d a o d h i a in wh r ea tn i f o t g u s si h r e h n d a o ec u e y t es o t u ih i smp e n v i st est t e et c i g t s u o h me o la ep le ss o t rt a e d z n a s d b h h r — v d