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专利号: 2020110491128
申请人: 广西大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单相多电平级联H桥变流器装置,其特征在于,包括电感、三级级联单相H桥变流器、直流侧电压信号采集模块、交流侧电流信号采集模块、控制模块、载波相移模块,电网电流依次经过电感、三级级联单相H桥变流器;

所述的三级联H桥结构并网逆变器由3个全桥整流模块级联而成;每个全桥整流模块由

4个带有反并联二极管的IGBT和1个直流电容构成,每2个带有反并联二极管的IGBT串联构成一个桥臂,组成的2个桥臂并联;直流电容与2个桥臂并联;

所述交流侧电流信号采集模块采集三级级联单相H桥变流器交流侧的电源电流信号is;

所述直流侧电压信号采集模块采集三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块直流侧电压信号udc1、udc2、udc3;

所述控制模块采集三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块的2个桥臂上带有反并联二极管的IGBT的开关状态信号S1j、S2j;

所述的交流侧电流信号采集模块和直流侧电压信号采集模块将上述采集的信号传输给控制模块,所述的控制模块将运算结果传输到载波相移模块生成控制信号,所述载波相移模块将控制信号输出给三级级联单相H桥变流器;

其中,j=1,2,3;。

2.根据权利要求1所述的一种单相多电平级联H桥变流器装置结构基础上实现的一种单相多电平级联H桥变流器控制方法,其特征在于,包括如下步骤:对三级级联单相H桥变流器进行采集,获取到三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块直流侧电压信号udc1、udc2、udc3,三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块的2个桥臂上带有反并联二极管的IGBT的开关状态信号S1j、S2j,以及三级级联单相H桥变流器交流侧的电源电流信号is;

根据所述三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块的2个桥臂上带有反并联二极管的IGBT的开关状态信号S1j、S2j,得到三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块的开关函数Swj;

根据所述三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块直流侧电压信号udc1、udc2、udc3和三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块的开关函数Swj;得到三级级联单相H桥变流器交流侧电压信号uc;

根据三级级联单相H桥变流器交流侧电压信号uc、电感值L以及三级级联单相H桥变流器交流侧电源电流信号is,最终得到调制电压信号根据调制电压信号 控制三级级联单相H桥变流器;

其中,j=1,2,3。

3.根据权利要求2所述一种单相多电平级联H桥变流器的控制方法,其特征在于,所述三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块的开关函数Swj表达式子为:其中,S4j和S2j为全桥整流模块的1个桥臂中串联的带反并联二极管的IGBT的开关状态信号,S3j和S1j为全桥整流模块的另1个桥臂中串联的带反并联二极管的IGBT的开关状态信号;其中,S1j=1、S2j=1、S3j=1、S4j=1为对应的带反并联二极管的IGBT的开关状态信号为闭合状态。

4.根据权利要求2所述一种单相多电平级联H桥变流器的控制方法,其特征在于,所述三级级联单相H桥变流器交流侧电压信号uc表达如下:uc=Sw1udc1+Sw2udc2+Sw3udc3

其中,Sw1、Sw2、Sw3分别为三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块的开关函数;udc1、udc2、udc3为三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块直流侧的电压信号。

5.根据权利要求2所述一种单相多电平级联H桥变流器的控制方法,其特征在于,根据三级级联单相H桥变流器电源侧电压信号uc、电感值L、以及三级级联单相H桥变流器交流侧电源电流信号is,得到调制电压信号 步骤为:根据三级级联单相H桥变流器电源侧电压信号uc、电感值L、以及三级级联单相H桥变流器交流侧电源电流信号is,得出调制电流信号 根据调制电流信号 与三级级联单相H桥变流器交流侧电源电流信号is,得出调制电压信号

6.根据权利要求5所述一种单相多电平级联H桥变流器的控制方法,其特征在于,所述调制电流信号 表达式子为:其中,iq为给定的无功电流分量;ip为有功电流分量; 为无功单位分量;va,b,c为有功单位分量。

7.根据权利要求6所述一种单相多电平级联H桥变流器的控制方法,其特征在于,所述有功单位分量va,b,c表达式子为:其中,va、vb、vc为有功单位分量; 为无功单位分量,所述无功单位分量表达式子为:其中, 为无功单位分量,∑为剩磁参数,

其中, 为三相虚拟磁链值 所述三相虚拟磁链值 表达式子为:

其中,L为电感值,is为三级级联单相H桥变流器交流侧的电源电流信号,uca、ucb、ucc为三相电压信号;所述的三相电压信号uca、ucb、ucc表达式子为:其中,uc为三级级联单相H桥变流器交流侧电压信号,t为时间,T为工频周期;

所述三级级联单相H桥变流器交流侧电压信号uc表达如下:

uc=Sw1udc1+Sw2udc2+Sw3udc3

其中,Sw1、Sw2、Sw3分别为三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块的开关函数;udc1、udc2、udc3为三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块直流侧电压信号。

8.根据权利要求6所述一种单相多电平级联H桥变流器的控制方法,其特征在于,所述有功电流分量ip通过电压差值Δud经比例积分调节控制器控制调节得到;

所述电压差值Δud表达式子为:

Δud=uref-Δudci

其中,uref为参考电压的幅值;Δudci为三级级联单相H桥变流器中级联H桥单元直流侧电压信号平均值;

所述三级级联单相H桥变流器中全桥整流模块直流侧电压信号平均值Δudci表达式子为:其中,udc1、udc2、udc3为三级级联单相H桥变流器中各全桥整流模块直流侧电压信号。

9.根据权利要求5所述一种单相多电平级联H桥变流器的控制方法,其特征在于,所述调制电压信号 通过电流误差值Δisa经比例谐振调节器控制调节得到;所述的例谐振调节器具体由控制模块运算实现;所述电流误差值Δisa表达式子为:其中,is为三级级联单相H桥变流器交流侧电源电流信号; 为调制电流信号。

10.根据权利要求1所述一种单相多电平级联H桥变流器的控制方法,其特征在于,所述调制电压信号 通过载波相移模块进行调制,生成PWM控制信号,所述载波相移模块将PWM控制信号输出给三级级联单相H桥变流器,从而通过PWM控制信号控制三级级联单相H桥变流器中全桥整流模块桥臂上带有反并联二极管的IGBT的断通,达到控制三级级联单相H桥变流器的效果。