三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114142755A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111445400.XH02J3/24(2006.01)(22)申请日2021.11.30(71)申请人上海电力大学地址200090上海市杨浦区平凉路2103号(72)发明人杨旭红方浩旭金宏艳吴亚雄李辉张苏捷(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人翁若莹徐颖(51)Int.Cl.H02M7/483(2007.01)H02M7/5387(2007.01)H02M1/12(2006.01)H02J3/38(2006.01)H02J3/26(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图13页(54)发明名称三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法(57)摘要本发明涉及一种三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法，结合数学模型并根据不同的控制目标得到不同的参考电流idqref，将得到的参考电流idqref输入无源滑模控制器中，无源滑模控制器输出参考电压信号输入进PWM调制中，同时根据不平衡电网电压下的零序电压表格计算出零序电压从而一并投入至PWM调制中进行调制，经驱动电路后控制并网三电平逆变器开关管的导通与关断。解决了三相电流不对称、有功功率二次脉动和无功功率二次脉动的问题。基于零序电压注入的中性点电位控制，解决了不平衡电网中中性点电位不平衡的问题，分析了非理想电网电压条件下3L‑NPC逆变器的内部特性，根据数学模型和控制目标，建立了无源滑模控制策略，提高了系统的快速性和稳定性。CN114142755ACN114142755A权利要求书1/2页1.一种三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法，其特征在于，电流、电压传感器实时检测到的并网交流侧三相电源的电压usabc和电流isabc，通过转换公式转换到dq坐标系下电压udq和电流idq，同时对电流和电压进行正负序分离，得到不平衡电网电压下三电平逆变器的数学模型；结合数学模型并根据不同的控制目标得到不同的参考电流idqref，将得到的参考电流idqref输入无源滑模控制器中，无源滑模控制器输出参考电压，同时根据不平衡电网电压下的零序电压表格计算出零序电压，参考电压和零序电压一并投入至PWM调制中，对中点电位进行补偿，PWM输出经驱动电路后控制并网三电平逆变器开关管的导通与关断。2.根据权利要求1所述三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法，其特征在于，所述控制目标分别为控制交流侧电流平衡、控制有功功率无脉动和控制无功功率无脉动。3.根据权利要求2所述三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法，其特征在于，所述控制交流侧电流平衡参考电流为：控制有功功率无脉动参考电流为：控制无功功率无脉动参考电流为：其中，和分别为电网电压和电网电流在dq坐标系下的正、负序分量，n＝d、q，m∈{+,‑}；Ps0、Qs0分别为有功功率、无功功率的直流量，Ps2sin、Qs2sin和Ps2cos、Qs2cos为有功功率、无功功率的二次谐波分量。4.根据权利要求3所述三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法，其特征在于，2CN114142755A权利要求书2/2页所述无源滑模控制器设计方法：根据三电平逆变器的数学模型和控制目标，分别进行无源控制和滑模控制设计，将设计出的无源控制器和滑模控制器相结合，通过仿真测试删除引起控制目标突变的设计参数，再进行仿真测试调整，对无源滑模控制器进行优化。3CN114142755A说明书1/10页三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法技术领域[0001]本发明涉及一种控制技术，特别涉及一种不平衡电网电压下三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法。背景技术[0002]并网逆变器作为新能源发电设备与电网之间重要的连接部分,其性能对并网电能质量有着重要的影响。目前国内外学者对于并网逆变器的研究已经初见成效。然而大部分研究仅仅关注在平衡电网电压下的控制性能，但是往往忽略了电网电压不平衡下的控制结果。[0003]当电网电压不平衡时，如果不对变流器进行控制，对于渗透率较高的分布式能源将会大规模退出运行，也即不再具有继续并网运行的能力。因此，在不平衡电网电压的三电平逆变器控制策略的研究是十分必要的。发明内容[0004]针对电网电压不平衡情况下逆变器控制问题，提出了一种三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法。[0005]本发明的技术方案为：一种三电平逆变器中点电位平衡的无源滑模控制方法，电流、电压传感器实时检测到的并网交流侧三相电源的电压usabc和电流isabc，通过转换公式转换到dq坐标系下电压udq和电流idq，同时对电流和电压进行正负序分离，得到不平衡电网电压下三电平逆变器的数学模型；结合数学模