T型三電平dc/ac變換器直流電壓紋波補(bǔ)償系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[OOOU本發(fā)明設(shè)及T型S電平DC/AC變換器直流電壓紋波補(bǔ)償系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)中電力電子變換器滲透率日益增高，特 別是多電平DC/AC變換器具有諧波少、耐壓高、開關(guān)應(yīng)力小、電磁干擾巧lectromagnetic Interference, EMI)少等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于高壓直流輸電、分布式發(fā)電及微網(wǎng)領(lǐng)域的交直流 變換場(chǎng)合。特別是T型S電平拓?fù)?，相比于傳統(tǒng)的NPCS電平拓?fù)?，具有?dǎo)通損耗小，空間 體積小，保護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在一定的功率等級(jí)和開關(guān)頻率下，較NPC S電平拓?fù)溆兄叩?能量密度和更高的效率，因此逐漸成為市場(chǎng)主流。
[0003] 然而針對(duì)T型S電平DC/AC變換器的傳統(tǒng)SPWM調(diào)制技術(shù)通常假設(shè)直流側(cè)電壓為 恒壓源，當(dāng)實(shí)際應(yīng)用中直流側(cè)接非線性時(shí)變負(fù)載、交流側(cè)接=相不平衡負(fù)載、交直交系統(tǒng)整 流端接弱電網(wǎng)或=相不平衡電網(wǎng)等時(shí)，直流側(cè)電壓會(huì)產(chǎn)生紋波崎變，在直流側(cè)等效阻抗上 產(chǎn)生紋波電流，將造成交流側(cè)并網(wǎng)電壓不平衡、疊加難W濾除的低次諧波分量等，降低發(fā)電 功率和并網(wǎng)電能質(zhì)量，威脅電網(wǎng)及負(fù)荷安全運(yùn)行。
[0004] 因此針對(duì)T型S電平DC/AC變換器直流紋波對(duì)交流系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響，研究一 種簡(jiǎn)單有效的解決方法意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種T型S電平DC/AC變換器直流電壓紋波補(bǔ)償 系統(tǒng)及方法，本系統(tǒng)考慮了實(shí)際T型S電平DC/AC變換器直流側(cè)電壓紋波，通過前饋算法實(shí) 時(shí)修正SPWM調(diào)制波，補(bǔ)償紋波電壓對(duì)交流側(cè)的影響，可W實(shí)現(xiàn)T型S電平DC/AC變換器對(duì) 較寬頻率范圍內(nèi)直流紋波的免疫，明顯改善直流紋波條件下交流側(cè)電能質(zhì)量。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 一種T型立電平DC/AC變換器直流電壓紋波補(bǔ)償系統(tǒng)，包括并聯(lián)的立相橋臂，每相 橋臂包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT管，各相橋臂的IGBT管的連接處引出兩條支路，一條支路包括兩 個(gè)方向不同的串聯(lián)的IGBT管，另一條支路經(jīng)濾波器與電阻連接；在并聯(lián)的各橋臂輸入端接 入輸入兩個(gè)獨(dú)立電壓源；所述獨(dú)立電壓源的幅值相同，分別并聯(lián)有一個(gè)電容，兩個(gè)獨(dú)立電壓 源的連接點(diǎn)處同時(shí)連接S相橋臂的兩個(gè)方向不同串聯(lián)的IGBT管的一端，所有IGBT管均由 控制電路驅(qū)動(dòng)。
[000引所述濾波器為L(zhǎng)C濾波電路，且其中的電容公共端接地。
[0009] 所述控制電路包括保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路、采樣調(diào)理電路，采樣調(diào)理電路連接DSP模 塊，DSP模塊與保護(hù)電路雙向通信，DSP模塊連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路輸出PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)橋臂 中IGBT管的開通與關(guān)斷。
[0010] 所述采樣調(diào)理電路采集輸入電壓源的直流電壓、直流電流、濾波器輸出的=相電 壓值大小。
[0011] 基于上述直流電壓紋波補(bǔ)償系統(tǒng)的調(diào)制方法，具體為：
[001引 （1)幅值周期相同的；角載波山和U。對(duì)稱分布于調(diào)制波的正負(fù)半波，通過與調(diào) 制波Uyw(x=a，b，或C)比較，得出所需要的PWM信號(hào)；
[001引 似給與各相橋臂的上橋臂的IGBT管控制信號(hào)；正弦調(diào)制波Uxyef先乘W上端獨(dú) 立電壓源并聯(lián)的電容兩點(diǎn)間直流側(cè)電壓直流分量，再除W直流側(cè)的上電容C1的電壓實(shí)時(shí) 值，得到修正的調(diào)制波Uy,fi，山與Uywi比較，得到的信號(hào)給予各相橋臂的上橋臂的IGBT 管；另外，將該信號(hào)的互補(bǔ)信號(hào)傳輸給兩個(gè)方向不同串聯(lián)的IGBT管中靠近上橋臂的IGBT 管；
[0014] 做給與各相橋臂的下橋臂的IGBT管控制信號(hào)；正弦調(diào)制波Uxyef先乘W下端獨(dú) 立電壓源并聯(lián)的電容兩點(diǎn)間直流側(cè)電壓直流分量，再除W直流側(cè)的下電容C2的電壓實(shí)時(shí) 值，得到修正的調(diào)制波Uy,f2,U。,與比較，得到的信號(hào)給予各相橋臂的下橋臂的IGBT 管；將該信號(hào)的互補(bǔ)信號(hào)傳輸給兩個(gè)方向不同串聯(lián)的IGBT管中遠(yuǎn)離下橋臂的IGBT管；
[0015] (4)將得到的PWM信號(hào)送到驅(qū)動(dòng)電路。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：
[0017] 1、該方法通過修正開關(guān)函數(shù)，大幅抑制了傳統(tǒng)調(diào)制方法下直流紋波引起的T型S 電平變換器=相交流側(cè)低次諧波、=相不平衡等，改善了輸出電能質(zhì)量；
[001引 2、該方法可W減小直流側(cè)電容設(shè)計(jì)容量、減小交流側(cè)濾波器設(shè)計(jì)容量，節(jié)約T型 =電平變換器成本；
[0019] 3、該方法可W實(shí)現(xiàn)對(duì)直流側(cè)紋波影響的免疫，保證=相負(fù)載在直流崎變條件下正 常運(yùn)行；
[0020] 4、該方法對(duì)于直流側(cè)兩電容電壓崎變不一致情況依然適用；
[0021] 5、該方法僅需變換器本地電氣信息，適用于多臺(tái)同時(shí)運(yùn)行的情況，提高T型S電 平變換器的大規(guī)模應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0022] 圖1為T型S電平變換器結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖2a為T型S電平變換器采用傳統(tǒng)SPWM的調(diào)制波、載波波形；
[0024] 圖化為T型S電平變換器采用傳統(tǒng)調(diào)制方法的PWM波形、輸出濾波波形；
[0025] 圖3為T型S電平變換器采用傳統(tǒng)SPWM在直流電壓崎變情況下輸出波形崎變的 原理圖；
[0026] 圖4為T型S電平變換器采用傳統(tǒng)SPWM調(diào)制的單相PWM波形、單相輸出濾波波形、 =相輸出濾波波形、直流側(cè)兩獨(dú)立電壓源電壓同時(shí)崎變10%波形；
[0027] 圖5為T型S電平變換器采用傳統(tǒng)SPWM調(diào)制的單相PWM波形、單相輸出濾波波形、 =相輸出濾波波形、直流側(cè)兩獨(dú)立電壓源電壓分別崎變10%、20%波形；
[002引圖6為本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0029] 圖7為本發(fā)明補(bǔ)償直流電壓紋波對(duì)輸出波形影響的原理圖；
[0030] 圖8a為T型S電平變換器采用本發(fā)明方法的調(diào)制波、載波波形、直流側(cè)兩獨(dú)立電 壓源電壓同時(shí)崎變10%波形；
[0031] 圖8b為T型S電平變換器采用本發(fā)明方法的單相PWM波形、單相輸出濾波波形、 =相輸出濾波波形、直流側(cè)兩獨(dú)立電壓源電壓同時(shí)崎變10%波形；
[0032] 圖9a為T型S電平變換器采用本發(fā)明方法的調(diào)制波、載波波形、直流側(cè)兩獨(dú)立電 壓源電壓分別崎變10 %、20 %波形；
[0033] 圖9b為T型S電平變換器采用本發(fā)明方法的單相PWM波形、單相輸出濾波波形、 =相輸出濾波波形、直流側(cè)兩獨(dú)立電壓源電壓分別崎變10%、20%波形；
[0034] 圖10為T型S電平變換器的控制電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0036] 圖1為T型S電平變換器結(jié)構(gòu)圖，主電路為T型S電平變換器，兩幅值相同獨(dú)立輸 入電壓分別與直流側(cè)兩電容相連，使得變換器不受中點(diǎn)平衡問題影響，直流側(cè)電容中點(diǎn)連 接各項(xiàng)橋臂的兩個(gè)方向不同IGBT管的一端，濾波器為L(zhǎng)C濾波器。系統(tǒng)輸出端與負(fù)載或電 網(wǎng)相連。
[0037] 信號(hào)調(diào)理電路將霍爾傳感器測(cè)得的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，得到采樣電路可W接收的 模擬信號(hào)。AD轉(zhuǎn)換器的采樣與轉(zhuǎn)換由DSP進(jìn)行控制，將調(diào)理好的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。 數(shù)字信號(hào)的處理W及SPWM控制、PWM產(chǎn)生均由DSP實(shí)現(xiàn)