兆瓦级逆变器并联系统中点平衡及环流控制
发布时间：2021-12-18 07:54
针对兆瓦级三电平逆变器并联系统,研究一种基于零序电压补偿的无差拍环流控制方法,并研究了改进空间矢量脉宽调制（SVPWM）的策略来保证三电平逆变器中点电压平衡。首先分析了并网逆变器并联系统中零序电流的等价模型,根据零序电流反馈量得到零序电压补偿量,进而抑制零序环流。然后针对三电平逆变器,分析了利用重新分配正负小矢量的作用时间来控制其中点电压平衡的方法。最后,通过仿真和实验验证了该环流抑制方法和中点电压平衡策略的有效性。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(09)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１?ＮＰＣ型三电平逆变器并联系统拓扑??Ｆｉｇ．?１?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ＮＰＣ?ｔｙｐｅ?ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ?ｐａｒａｌｌｅｌ?ｓｙｓｔｅｍ??Ｕｉ
Ｒ２）ｉ〇?（４）??２．２环流抑制方法??针对两台共直流母线的并联逆变器运行系??统，研宂了基于零序电压差的环流抑制方法。通过??调节其中一台并网逆变器的零序电压，保证两台??逆变器的零序电压相等，从而达到抑制环流的效??果。令零序电压差为“，则有：??ＡｕＩ＝ｕｌｌ－ｕ２，＝?（Ｌ１＋Ｌ２）ｄｔ〇／ｄ＜＋（／？１＋／？２）ｉ〇?（５）??通过控制Ａｕ，＝０，即控制两台逆变器输出零序??电压相等，达到零序环流抑制的效果。以其中任意??一项为例，引入零序电压补偿后的等价电路见图３。??—￣￣°???＾／Ｑ?／〇?ｊ?ｋ?＾２??图３引入零序电压补偿后的等价电路??Ｆｉｇ．?３?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｗｉｔｈ?ｚｅｒｏ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ??Ａｕｚ＝（Ｌ｜＋Ｌ２）ｄｉ〇／ｄｔ＋（Ｒ，＋／？２）ｉ〇?（６）??在实际情况中，由于￡：＞／？，因此忽略Ｍ，／＾。??令ｒ，为一个控制周期，将式（６）离散化后得到：??（７）??考虑到有相应的时延，这里采用无差拍预测??控制的方法，将式（７）改为：??ＡｕＭＬＭＷｉｋ＋Ｄ－ｉｏｉｋ）］／！，?（８）??式（８）中假设一个预测周期末零序环流达到??给定值，得到下一周期的零序电压差。这里零序环??流给定／〇＿以＋?１）＝０，即可得到零序电压补偿量Ａａ，。??调节ＡＵ，使得两个逆变器的零序电压差值为零，??即可达到抑制零序环流的效果。??这里的逆变器并联系统采用下垂控制，逆变??器功率控制器的输出量由下垂控制器决定。这里??将零序电压补偿量的幅值与功率控制器的输出进??行叠加，然后作为控制系统
第５４卷第９期??２０２０年９月??电力电子技术??Ｐｏｗｅｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ??Ｖｏｌ．５４，?Ｎｏ．９??Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ?２０２０??响，小矢量对中点电位影响最大。因此，通过合理??安排小矢量的作用时间即可控制中点电位的波动。??扇区ＩＩ??扇区Ｖ??图５空间电压矢量分布图??Ｆｉｇ．?５?Ｓｐａｔｉａｌ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｖｅｃｔｏｒ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??以扇区Ｉ区域２为例，其开关的矢量顺序为??（０ＮＮ）（ＰＮＮ）（Ｐ０Ｎ）（Ｐ００）（Ｐ０Ｎ）（ＰＮＮ）（０ＮＮ）ｏ??假设ｔ／ｌｎ（０ＮＮ）和ｌ／ｌｐ（Ｐ００）分别为负小矢量和正??小矢量，两个正负矢量输出的线电压相同，但是对??中点电压的影响不同，（＾使中点电压降低，而ｔ／ｌｐ??使中点电压升高。因此可通过重新分配正负小矢??量的作用时间调节中点电压的平衡。这里引入中??点控制因子Ｐ，重新分配ｆ／ｌｎ和ｔ／ｌｐ的作用时间：??心＝（“／４）（ｌ＋ｐ），？＝Ｕ／４）（ｌ－ｐ），ｐｅ［－ｌ，ｌ］?（１０）??对于控制量／〇，釆用比例积分（ＰＩ）调节：??ｐ＝Ｋｒ＼＾ＡＵ（ｔ）＋＾－?（＾Ａ｛／（〇ｄ？?］?（１１）??电容中点电压平衡策略原理图如图６所示。??根据中点电压的变化来动态调整正负小矢量的作??用时间，进而控制电容中点的电位。??图６中点电压平衡策略原理图??Ｆｉｇ．?６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｎｅｕｔｒａｌ?ｐｏｉｎｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｂａｌａｎｃｅ?ｓｔｒａｔｅｇｙ??４仿真与实验分析??为了验证此处所提方法的有效性，在Ｍａｔｌａｂ／??Ｓｉｒｒｍｌｉｎｋ中进行仿真。采用两个
本文编号：3541957
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(09)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１?ＮＰＣ型三电平逆变器并联系统拓扑??Ｆｉｇ．?１?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ＮＰＣ?ｔｙｐｅ?ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ?ｐａｒａｌｌｅｌ?ｓｙｓｔｅｍ??Ｕｉ
Ｒ２）ｉ〇?（４）??２．２环流抑制方法??针对两台共直流母线的并联逆变器运行系??统，研宂了基于零序电压差的环流抑制方法。通过??调节其中一台并网逆变器的零序电压，保证两台??逆变器的零序电压相等，从而达到抑制环流的效??果。令零序电压差为“，则有：??ＡｕＩ＝ｕｌｌ－ｕ２，＝?（Ｌ１＋Ｌ２）ｄｔ〇／ｄ＜＋（／？１＋／？２）ｉ〇?（５）??通过控制Ａｕ，＝０，即控制两台逆变器输出零序??电压相等，达到零序环流抑制的效果。以其中任意??一项为例，引入零序电压补偿后的等价电路见图３。??—￣￣°???＾／Ｑ?／〇?ｊ?ｋ?＾２??图３引入零序电压补偿后的等价电路??Ｆｉｇ．?３?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｗｉｔｈ?ｚｅｒｏ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ??Ａｕｚ＝（Ｌ｜＋Ｌ２）ｄｉ〇／ｄｔ＋（Ｒ，＋／？２）ｉ〇?（６）??在实际情况中，由于￡：＞／？，因此忽略Ｍ，／＾。??令ｒ，为一个控制周期，将式（６）离散化后得到：??（７）??考虑到有相应的时延，这里采用无差拍预测??控制的方法，将式（７）改为：??ＡｕＭＬＭＷｉｋ＋Ｄ－ｉｏｉｋ）］／！，?（８）??式（８）中假设一个预测周期末零序环流达到??给定值，得到下一周期的零序电压差。这里零序环??流给定／〇＿以＋?１）＝０，即可得到零序电压补偿量Ａａ，。??调节ＡＵ，使得两个逆变器的零序电压差值为零，??即可达到抑制零序环流的效果。??这里的逆变器并联系统采用下垂控制，逆变??器功率控制器的输出量由下垂控制器决定。这里??将零序电压补偿量的幅值与功率控制器的输出进??行叠加，然后作为控制系统
第５４卷第９期??２０２０年９月??电力电子技术??Ｐｏｗｅｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ??Ｖｏｌ．５４，?Ｎｏ．９??Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ?２０２０??响，小矢量对中点电位影响最大。因此，通过合理??安排小矢量的作用时间即可控制中点电位的波动。??扇区ＩＩ??扇区Ｖ??图５空间电压矢量分布图??Ｆｉｇ．?５?Ｓｐａｔｉａｌ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｖｅｃｔｏｒ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??以扇区Ｉ区域２为例，其开关的矢量顺序为??（０ＮＮ）（ＰＮＮ）（Ｐ０Ｎ）（Ｐ００）（Ｐ０Ｎ）（ＰＮＮ）（０ＮＮ）ｏ??假设ｔ／ｌｎ（０ＮＮ）和ｌ／ｌｐ（Ｐ００）分别为负小矢量和正??小矢量，两个正负矢量输出的线电压相同，但是对??中点电压的影响不同，（＾使中点电压降低，而ｔ／ｌｐ??使中点电压升高。因此可通过重新分配正负小矢??量的作用时间调节中点电压的平衡。这里引入中??点控制因子Ｐ，重新分配ｆ／ｌｎ和ｔ／ｌｐ的作用时间：??心＝（“／４）（ｌ＋ｐ），？＝Ｕ／４）（ｌ－ｐ），ｐｅ［－ｌ，ｌ］?（１０）??对于控制量／〇，釆用比例积分（ＰＩ）调节：??ｐ＝Ｋｒ＼＾ＡＵ（ｔ）＋＾－?（＾Ａ｛／（〇ｄ？?］?（１１）??电容中点电压平衡策略原理图如图６所示。??根据中点电压的变化来动态调整正负小矢量的作??用时间，进而控制电容中点的电位。??图６中点电压平衡策略原理图??Ｆｉｇ．?６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｎｅｕｔｒａｌ?ｐｏｉｎｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｂａｌａｎｃｅ?ｓｔｒａｔｅｇｙ??４仿真与实验分析??为了验证此处所提方法的有效性，在Ｍａｔｌａｂ／??Ｓｉｒｒｍｌｉｎｋ中进行仿真。采用两个
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