基于改进型零序环流抑制方法的T型三电平并联并网系统

发布时间：2019-09-21 09:53

【摘要】：模块化的并联T型三电平逆变器能够增加系统功率等级和效率,但共直流母线无隔离拓扑可能引起零序环流问题。前期研究已经证明通过调整零序分量作用时间能够抑制零序环流。然而该方法没有考虑输出电流不同引起的扰动,输出电流波形质量变差。该文分析环流模型的基础上,设计了比例 积分和前馈控制器,零轴环流扰动控制通过对小矢量调节来实现的。并采用双采样法来提高零轴零序电流控制带宽。零序环流能够在输出电流不同工况下得到很好地抑制,实验结果验证了所提算法的有效性。
【图文】：

常要求低开关频率减少开关损耗。然而控制系统延迟以及扰动将影响零序环流抑制效果。因此在不增加开关频率条件下，本文提出了双电流采样四段矢量调制法，克服控制系统延迟以及扰动的影响，零序环流抑制效果更佳。针对T型三电平逆变器存在直流侧电容中点电位不平衡固有问题[27-29]，通过改变P-type和N-type小矢量作用时间实现中点电位平衡控制。通过样机验证了所提算法的精确性和有效性。1三相T型三电平并网逆变器并联模型分析本文基于LCL滤波器的并联T型三电平并网逆变器系统为共直流母线和交流电网的结构，如图1所示。选取直流侧负极N为参考点，三相T型三电平逆变器的平均模型为11111111111dd+++ddagaONaagbgbONbbcONcccgiiueuLiLiueuttiiueu(1)Vdc图1基于LCL滤波器并联T型三电平逆变器拓扑结构Fig.1Topologyofparallelthree-levelT-typeinverterssystembasedonLCLfilter22222222222dd+++ddagaONaagbgbONbbcONcccgiiueuLiLiueuttiiueu(2)式中：ea、eb、ec为电网电压；iag1、ibg1、icg1和iag2、ibg2、icg2为T型三电平逆变器1和2的并网电流；ia1、ib1、ic1和ia2、ib2、ic2为T型三电平逆变器1和2的输出电流；uON为电网O点和电源负极N点的电压；L1和L2为T型三电平逆变器1和2的输出滤波电感；Lg1和Lg2为T型三电平逆变器1和2的网侧输出滤波电感；ua1、ub1、uc1和ua2、ub2、uc2为T型三电平逆变器1和2输出相电压。对于单台T型三电平逆变器，由于没有环流通路，因此零序环流为零。两台T型三电平逆变器并联的零

(8)T型三电平逆变器的SVPWM由1个零矢量、6个小矢量、6个中矢量和6个大矢量组成，其中中小矢量和零矢量都存在冗余矢量，，如表2所示。开关状态和空间电压矢量之间的关系如图2所示。表2开关状态和电压矢量Tab.2Switchingstatesandvoltagevectors矢量幅值开关状态零矢量0[PPP][OOO][NNN]小矢量dc13VP-typeN-type[POO][ONN][PPO][ONN][OPO][NON][OPP][NOO][POP][ONO][OOP][NNO]中矢量dc33V[PON][OPN][NPO][NOP][ONP][PNO]大矢量dc23V[PNN][PPN][NPN][NPP][NNP][PNP]图2T型三电平逆变器空间矢量图Fig.2Space-vectordiagramofa3LT2ISVPWM分成6个扇区，每个扇区对应的开关次序如表3所示。基准函数nl为三相电压矢量O→P→O状态变换之和，为1,I,III,V,1,22,II,IV,VIlnl扇区扇区(9)表3不同扇区对应开关次序Tab.3Correspondingswitchingsequencesindifferentsectors扇区开关序列I[ONN]→→[POO]→→[ONN]II[OON]→→[PPO]→→[OON]III[NON]→→[OPO]→→[NON]IV[NOO]→→[OPP]→→[NOO]V[NNO]→→[OOP]→→[NNO]VI[ONO]→→[POP]→→[ONO]2环流抑制的原理T型三电平逆变器每个桥臂具有3种开关状态，两台逆变器并联每个桥臂将形成9条环流回路。因此在对T型三电平逆变器环流抑制时，通常不是对每条环流回路都控制，而是通过控制零序环流实现对环流的抑制。从并联T型三电平逆变器的零序环流的数学模型(式(7))能够看出，零序环流是由零序占空比、基准函数和电感决定的。对于单台逆变器，由于不存在零序环流通路，故不存在零序环流。当两台逆变器并联时，由于形成了零序环流通路，当两台逆变器零序占空比之差和基准函数之差不为零时，将形成零序
【作者单位】： 山东大学控制科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51377101) 国家重大国际(地区)合作研究基金项目(61320106011) 国家重大仪器研制专项项目(61527809)~~
【分类号】：TM464;TM761

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本文编号：2539293