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第卷第期中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)NMXO,年月RS。lEec.Engfor:一一一:::文章編號(hào)02588013(2004)050()5706中圖分類(lèi)號(hào)TM92;1TM46文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A學(xué)科分類(lèi)號(hào)47.04031基于零序電壓注入的三電平N尸C逆變器中點(diǎn)電位平衡控制方法宋強(qiáng),劉文華,嚴(yán)干貴,王仲鴻,(清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系北京10084)·ANEUTRALP0INTP0TENTIALBALANCINGALG0R1THMFOR一THREELEVELNPCINVERTERSBYUSINGANAI萬(wàn)TICALLYINJECTEDZERO·SEQUENCEVOI江AGE,n一a,一u,on一SONGQiangLIUW已huYANGangiW人NGhZghongeartenee,nuaversen,na(DPmentofEleitralnEgiirgnsTighUniiyt,Bijig10084Chi),ATRAC毛Tsarroavneutra一里sBhippePPosesnoell訓(xùn)nt(NP)線上產(chǎn)生了一定的交流電流此中線電流流入到直,etcezero-oPintalbalanignmdoelbasdeonanalytiallyinjce同流電容中使兩個(gè)直流電容電壓上都產(chǎn)生相應(yīng)的交seee一一a。equecnvOlagtforhterloel~闊poi-ntclmlx刃《NCP)流波動(dòng)另外在擾動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的瞬時(shí)不平衡電流也可inverteLAnaniayitcalmehtdo15Proposdeotaccuraetlycalculaet。能會(huì)使兩個(gè)直流電容電壓在勸態(tài)過(guò)程中出現(xiàn)偏差一.`hetezorsequecnevofagteNPpoitalbalingA,et-stforentacnNPC逆變器的中點(diǎn)電位平衡控制一直是一個(gè)研v一”erosrrea一ierfyervisemhtdo15Popdeaswlefolitme,8]。ln.究的熱點(diǎn)也有很多不同的控制方法被提出卜現(xiàn)iPlenonofNPbalingeontrolBasdeonhteanalytiealmeiatacnss,seoneontIO5,有的文獻(xiàn)大多都是將載波調(diào)制與空間矢量調(diào)制aniayihtereitritothteNPbalacningI1analyzed。釗一.s(VM)方法分開(kāi)研究的andhteNPfuUycontronablereigon15givenT卜efeasibiltyof文3[]在載波調(diào)制中提出了,PorPosalghtnl15venifdebysilresultsofra從零序電壓的角度分析中點(diǎn)電位波動(dòng)問(wèn)題的思路htedeiormuiaton,6klskVAmediu栩volaeve·VlX()tg面但由于沒(méi)有考慮到零序電壓對(duì)參考電壓的影響使,:eutra一eerter:eutra一其計(jì)算結(jié)果存在錯(cuò)誤并且也沒(méi)有提出實(shí)用的實(shí)時(shí)KEYWORDSNlopintlam詳刃ivnN】卯加t。,tenitaleonl;lsewidhtmul控制算法近年來(lái)關(guān)于中點(diǎn)電位平衡控制的研究opotruPodiaton幾乎都是從空間矢量的角度出發(fā),但大多只是簡(jiǎn)單:針對(duì)三電平中點(diǎn)箱位摘要(NPC)逆變器的中點(diǎn)電位平衡、,地通過(guò)調(diào)整NrC逆變器的大小開(kāi)關(guān)矢量(冗余開(kāi)關(guān)控制問(wèn)題該文建立了基于零序電壓注入的中點(diǎn)電位平衡控,]制,,狀態(tài))的作用時(shí)間調(diào)整中點(diǎn)電位l2,5只是定性的且不模型提出了所需注入零序電壓的準(zhǔn)確解析計(jì)算方法并,“一一修正”。準(zhǔn)確的電壓偏差調(diào)整控制對(duì)中點(diǎn)電位波動(dòng)問(wèn)題缺在此基礎(chǔ)上提出了預(yù)估校驗(yàn)的實(shí)時(shí)控制算法。根據(jù)解析計(jì)算結(jié)果,分析了中點(diǎn)電位平衡控制所受的限制,乏本質(zhì)上的認(rèn)識(shí)文6[]雖然從空間矢量角度較為全。及由此決定的中點(diǎn)電位完全可控區(qū)域針對(duì)6kVllsokVA三面地分析了各開(kāi)關(guān)狀態(tài)(考慮到了中矢量)和負(fù)載電。電平調(diào)速系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明所提算法是正確且有效的,流對(duì)中點(diǎn)電位平衡的影響但是由于空間矢量的復(fù),,::;雜性對(duì)問(wèn)題仍缺乏深入準(zhǔn)確的分析并且只局限關(guān)鍵詞中點(diǎn)箱位逆變器中點(diǎn)電位平衡控制PWM控制S。于在VM方法中的應(yīng)用,引言本文提出了基于零序電壓注入的中點(diǎn)電位平衡,三電平中點(diǎn)籍位(uintampeNe閱oPlCd)逆變控制算法及所需注入零序電壓的準(zhǔn)確解析計(jì)算方,,,。器1如圖1所示是目前研究和應(yīng)用最為成熟的多法并揭示了NPC逆變器中點(diǎn)電位完全可控區(qū)域電平逆變器結(jié)構(gòu)之一。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn),基于零序電壓注入的中點(diǎn)電位平衡控制算法反映了,,但是中點(diǎn)電位平衡控制是NPC逆變器的一個(gè)固有問(wèn)中點(diǎn)電位波動(dòng)問(wèn)題的本質(zhì)不僅適用于載波調(diào)制。S。題由于負(fù)載電流通過(guò)各相橋臂在NPC逆變器的中也同樣適用于VM方法所提算法的有效性通過(guò)對(duì) 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第卷k/扒/三電平調(diào)速系統(tǒng)的仿真結(jié)果得到驗(yàn)控制開(kāi)關(guān)狀態(tài),tr,ScS輸出的平均效果與參考電壓等。,證。效所以根據(jù)式(3)控制周期sT內(nèi)的平均中線電流:可表示如下l乙?guī)V··色恤=一ia一一siNPabs(var.)abs(vur)枯ab(`)ic(6)氣戶(hù)嘆乙互匹又藝二。、樸、樸其中上式右邊各量均為這個(gè)控制周期內(nèi)的采樣值在這里定義符號(hào)函數(shù)為互乙廠護(hù)’節(jié)口人匹怪頭甚59·`一,=,vxr全0蘭(7))瓦vxrl那么l一咋;咐=vo夕,2)如v0們`心lv0l一v;果-<那么=-max寧丫嬌。v0一3)其它情況下不需要改變0刀20040乃6lsta()正序參考電壓及零序參考電壓5仿真結(jié)果一洛氣妥S撇姍撇圖5為三電平NPC逆變器中點(diǎn)電位平衡控制的實(shí)現(xiàn)框圖。三相正序參考電壓指令是由上層控制編編儷算法產(chǎn)生的。中點(diǎn)電位平衡控制算法根據(jù)負(fù)載電流、PWM,b()參考電壓(點(diǎn)線及)相電壓(實(shí)線)直流電壓以及三相參考電壓的采樣值經(jīng)過(guò)本章所,提的算法計(jì)算出零序電壓v0并注入到PWM控制卜創(chuàng)湯履安工直流電壓。、一算法的參考電壓中PWM算法可以采用載波調(diào)制屯,也可以采用。的方法SV入1控制方法-40左一一花蔽一一兀而二一而麗一一嗽c()二組直流電容電壓系統(tǒng)PWM控制_上層控制飛乍.=一十vo珠三電平圖6直流電壓平衡控制算法的仿真結(jié)果=+1vo甄瑞NPC逆變器uaraangt’vcr=服卜粉iF.g65如l住onesrul怡ofNPblcni~orl驪圖5NPC卿砂{逆變器中點(diǎn)電位平衡控制框圖..0習(xí)2004006lstng5B倪Ik山agarmofNPbalancingcontorl一~~~為參考電壓;為PWM相電壓表1仿真參數(shù)(a)參考電壓及—PwM相電壓一lhb1aParmeet胎ofhteNPCinvertersystemù淤趁咨逆變器額定直流電壓幾--一一一飛瓦歹一一一一一一2直流電容q250口-IkHz-4」塑絲遵叢一倉(cāng)02.0以住06異步電機(jī)—(b)電機(jī)定子電流額定電壓6kV.丘0,廣1一額定電流173A一協(xié)額定功率16(刃kw>嘿崖碧額定角頻率2兀只50r田衛(wèi)s,為驗(yàn)證所提算法的有效性在SPCADE/MTDCl9].中對(duì)6/180kVA三電平C逆變器進(jìn)行了仿0刀20040刀6kV’NP仁)二組直流電容電壓。真逆變器及異步電機(jī)的參數(shù)都是根據(jù)最近研制的圖7中點(diǎn)電位控制仿真波形泌二1.0,人=50Hz)..,。R75luaitlusten`10=50基于1(匯T的k6Vll80kVA高壓變頻調(diào)速器PWMg加on渭汕M人ZH 24中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第卷,NP此時(shí)逆變器運(yùn)行在中點(diǎn)電位完全可控區(qū)域之外基于零序電壓等效的SVM波形控制方法10[]也可,。(4如圖所示此時(shí)中點(diǎn)電位平衡控制算法可以減以應(yīng)用于SVM控制PSCADIEMTDC仿真結(jié)果表,。,小直流電壓的波動(dòng)但不能夠得到完全的平衡明本文對(duì)中點(diǎn)電位平衡問(wèn)題的分析以及所提的平.,,。圖8所示為材二05關(guān)二25zH時(shí)的仿真結(jié)果衡控制算法是正確并且有效的此時(shí)NPC逆變器運(yùn)行在中點(diǎn)電位完全可控區(qū)域之,。參考文獻(xiàn)內(nèi)中點(diǎn)電位得到了完全的平衡控制.,,一一,【1NabaeAN于眾川lashiaigHAnewtral訓(xùn)山tdaln戶(hù)刃PWM以上結(jié)果表明本文的中點(diǎn)電位波動(dòng)模型及平e.從,,neu一:一.ivnrter[J]正EETralshldPIica1981lA12(5)518523。AP.衡中點(diǎn)電位所需零序電壓的計(jì)算方法都是正確的、,-[2]LILHLChoiNSChoGHDSPbasedsPvect0rpWMforthreeace.-’lveelinverterwL(二】加kvoltagebalinPnxofIECON91C[lihtancg[A],.,:一KobeJaPan:正EE1991197203`相電壓李舀飛盞熟與.,[3]ogasawarsAkagiHalysisofv耐iatonofneupoiinpetenitalin0nAaltr.一~neutral卯IntclaJ刀戶(hù)刃vol泊gesou幾ePWMinverte件[A」竹仗of參考電壓..,,,:一S93[C]丁bn川t。Canada:正EE1993965970IA.住OZa.0一硯06阱」SteilkeJKSwitehingl沈quellcyoPitmalPWMcon。。1ofhtreelevela()參考電壓及PWM相電壓.,,:~.inverter[J]IEEET.msPowerElec19927(7)487496,,,一〔5]50JHChoiCHHyUnDSAenwsimP」ifiedsPaceveeotrPW入1.一,ethorreevvertel、IEEETmnswer_J洲曰曰、、性J洲戶(hù)確`、~mdfohtleelin[J1oPlEec~.、、御戶(hù)尸產(chǎn)、、、.洲產(chǎn)尹~,:一2的11僅7)545550.,一[6]CelvieNBooryeviehDAcon1P此hensivesudtyofneutra{pointano一~~veICllnr日〕ncve,田theret1tt0020.040乃6olagtbalgPorbleminleveleuxIilamlx刃ofag..,,:-b()電機(jī)定子電流souerpWMinvertel名[J]正EET.叮5powerElec2儀舊15(3)242249,,,,,,[7]翁海清孫旭東劉叢偉等(ngHalqllgsunXu面吃Liueoneiwe黔,eū小etmpt>乏歲決刊動(dòng)三電平逆變器直流側(cè)電壓平衡控制方法的改進(jìn)(lvroon聾~.~一DCVoltagecontDIIthodofthreelveelerter)【J]中國(guó)電機(jī)工程學(xué)4刀萬(wàn)me卿.,,:報(bào)roceedilgsCsEE)Zlx犯(Pofthe2(9)缽97,【8]2五ouDRouaudDGirllentalcon1PansiofsPaeCvecotrneutral,.xEpeons0020,040習(xí)6一卯intbiaingsteglesdueelevelto戶(hù)習(xí)。gy[J]IEEETarnswerc()二組直流電容電壓anc比f(wàn)oroP.,,:一圖=lEec2X(]116(11)8728798中點(diǎn)電位控制仿真波形(材動(dòng).5,fl25ZH).,,uolletauvoaeve.,,〔9]iLWHSgQGl6kV/18kVAMm】tgiFg85加luaiotnlustwhenM二05人=25uYQ的iedidrserZH..~wihtNPCtherelveelvnIerterusllgIG凌月’s[A]正EEA即】記dPOwer,6結(jié)論lEectroincsConfeernceandExposition一APECZ印3ICIMi:IEEEaxm.:一20323227.NPC,本文針對(duì)三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡控OlgQuJIGQetalFBasdeu川alsPaceotr口01SiLwH,Y自DS~vce,.一mdolllriltlevelvolesou代einverte島[AIIEEEIndus制問(wèn)題建立了基于零序電壓注入的中點(diǎn)電位平衡aotformuagtiytecllesonrellce.,,:Ces(】〕3Rnoe。,lEor石feIECONZ「C]dokUSAJEE2側(cè)〕3控制模型通過(guò)對(duì)參考電壓符號(hào)區(qū)域的正確劃分一.17271732,提出了所需注入零序電壓的正確計(jì)算方法給出了。穩(wěn)態(tài)解析計(jì)算表達(dá)式分析了NPC逆變器中點(diǎn)電位:一一。收稿日期2以)30921,:平衡控制所受到的限制并給出了中點(diǎn)電位完全可作者簡(jiǎn)介一,,,?！耙灰弧彼螐?qiáng)(l975),男博士助理研究員研究方向?yàn)槿嵝越涣鬏斉潆娍貐^(qū)域所提出的預(yù)估校驗(yàn)修正的算法可以快技術(shù)和電力電子技術(shù);,速準(zhǔn)確地計(jì)算所需注入零序電壓有利于實(shí)時(shí)控制劉文華(一,,,,1968)男博士副研究員研究方向?yàn)槿嵝越涣鬏斉潆?。技術(shù)和電力電子技術(shù)。的實(shí)現(xiàn)基于零序電壓注入的中點(diǎn)電位平衡問(wèn)題分,,析及其控制算法不僅適用于載波調(diào)制而且采用(責(zé)任編輯王彥駿)
