BR112019005998B1

BR112019005998B1 - Conversor trifásico e método de controle do conversor trifásico

Info

Publication number: BR112019005998B1
Application number: BR112019005998-9A
Authority: BR
Inventors: Fangcheng LIU; Kai Xin; Haibin Guo
Original assignee: Huawei Technologies Co., Ltd
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2023-04-18
Also published as: CN109792219B; EP3514939A1; EP3514939B1; US10715056B2; JP2019530418A; CN115940680A; EP3514939A4; US20190229646A1; JP6710810B2; WO2018058603A1; BR112019005998A2; CN109792219A

Abstract

Um conversor trifásico é fornecido, e é configurado para ser conectado entre um sistema de corrente contínua e um sistema de corrente alternada para realizar a interconversão entre uma corrente contínua e uma corrente alternada, onde o conversor trifásico inclui uma rede de comutação, um filtro trifásico conectado à rede de comutação, uma unidade de amostragem conectada ao filtro trifásico, uma unidade de controle conectada à unidade de amostragem trifásica, uma unidade de amortecimento ativo conectada à unidade de controle e à unidade de amostragem, e uma unidade de modulação conectada entre a unidade de amortecimento ativo e a rede de comutação, em que a unidade de amostragem é configurada para: obter correntes trifásicas no filtro trifásico e enviar as correntes trifásicas à unidade de amortecimento ativo; a unidade de amortecimento ativo é configurada para: obter novas ondas moduladas trifásicas de acordo com as correntes trifásicas, e transmitir as novas ondas moduladas trifásicas para a unidade de modulação; e a unidade de modulação é configurada para modular as novas ondas moduladas trifásicas nos sinais de acionamento da rede de comutação, para acionar a rede de comutação para funcionar.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se ao campo de fornecimento de potência e energia e, em particular, a um conversor trifásico e a um método de controle de conversor trifásico.

ANTECEDENTES

[002] Juntamente com o desenvolvimento da economia e da sociedade, a crise energética torna-se cada vez mais proeminente e o ambiente global deteriora-se gradualmente. Portanto, desenvolver e usar energias alternativas limpas tornou-se uma meta importante no setor de energia. Na esteira do desenvolvimento contínuo de novas indústrias de geração de energia, armazenamento de energia e de automóveis de energia nova, como um aparelho central de controle de energia, um conversor se torna um dos principais fatores na aplicação de energia limpa. O conversor é uma unidade essencial para implementar a transferência de energia renovável, como a energia solar fotovoltaica, para uma rede elétrica.

[003] Entre os vários tipos de conversores, os conversores trifásicos são um dos conversores mais aplicados e são usados para conectar um sistema de energia elétrica de corrente alternada trifásica e um sistema de energia elétrica de corrente contínua e implementar a transferência de energia entre os dois sistemas. A transferência de energia é ainda distinguida em dois estados de trabalho, retificação e inversão, de acordo com diferentes direções de fluxo de energia. A transferência de energia a partir do sistema de corrente contínua para o sistema de corrente alternada é referida como inversão, e a transferência de energia a partir do sistema de corrente alternada para o sistema de corrente contínua é chamada de retificação.

[004] Portanto, na maioria dos cenários de aplicação, a retificação e a inversão podem ser implementadas usando um mesmo sistema. Uma estrutura de sistema típica do sistema é mostrada na FIG. 1 Um conversor trifásico é conectado entre um sistema de corrente contínua e um sistema de corrente alternada, e inclui uma rede de comutação, um filtro e um controlador que controla a rede de comutação.

[005] A eficiência de conversão e a qualidade da energia elétrica são dois indicadores técnicos fundamentais de um conversor trifásico. No entanto, um método de modulação afeta diretamente o estado de conectividade de dispositivos de comutação e, portanto, é um dos principais fatores que afetam a eficiência de conversão e a qualidade da energia elétrica do conversor trifásico.

[006] Um método de modulação comumente usado é modulação por largura de pulso (PWM), isto é, uma largura de um pulso de acionamento de cada dispositivo em uma rede de comutação é controlada. Uma implementação mais direta é comparar uma portadora e uma onda modulada e controlar um estado de conectividade de um dispositivo de comutação usando um resultado da comparação.

[007] PWM pode ainda ser categorizado em modulação por largura de pulso contínua (CPWM), e modulação por largura de pulso descontínua (DPWM). O CPWM significa que há sempre uma ação de comutação em cada braço da ponte de fase em cada período de comutação. Métodos comuns incluem modulação por largura de pulso sinusoidal (SPWM), modulação por largura de pulso de vetor espacial (SVPWM), e modulação por largura de pulso de injeção de terceiro harmônico (THIPWM). O DPWM significa que um braço da ponte de fase de um conversor é fixado em um barramento de corrente contínua positiva ou um barramento de corrente contínua negativa em um período de comutação específico, e um dispositivo de chaveamento dessa fase é sempre conectado ou sempre desconectado em um intervalo de fixação e não há ação de comutação. Os métodos comuns de modulação DPWM incluem DPWM0, DPWM1, DPWM2, DPWM3, DPWMMAX, DPWMMIN, GDPWM e assim por diante.

[008] Comparado com o CPWM, o DPWM tem uma quantidade menor de tempos de comutação. Portanto, uma perda de comutação é relativamente pequena, e um benefício consequente é que a eficiência de um conversor pode ser melhorada.

[009] Na implementação específica, uma onda modulada DPWM pode ser implementada sobrepondo um componente de modo comum equivalente em uma onda modulada de CPWM. Por exemplo, uma forma de onda modulada DPWM e uma forma de onda modulada SPWM em um período de frequência industrial (50 Hz) são comparadas, como mostrado na FIG. 2. Uma diferença entre as duas ondas moduladas é uma forma de onda de sinal de modo comum mostrada na FIG. 2.

[0010] A onda modulada DPWM pode ser equivalente a uma soma de onda SPWM e um sinal de modo comum. Portanto, uma característica de saída da onda DPWM é afetada por uma característica de saída do SPWM e uma característica de saída do sinal de modo comum, e uma fonte de tensão de modo comum extra é formada em uma porta de braço de ponte de um conversor. A fonte de tensão de modo comum e um loop de comunicação em modo em um sistema interagem entre si, afetando o desempenho do sistema.

[0011] Como mostrado na FIG. 3, em um típico conversor de filtro LCL de três níveis, para reduzir uma corrente de modo comum transferida para um sistema de corrente alternada pelo conversor, um ponto intermediário de capacitores do filtro LCL é conectado a um ponto intermediário de capacitores em um barramento de corrente contínua, para formar um novo loop de modo comum. Isso equivale a dividir uma corrente de modo comum gerada pelo conversor, de modo que a maior parte da corrente de modo comum seja direcionada de volta a um lado de corrente contínua do conversor, usando um loop de conexão do filtro LCL. No entanto, existe uma conexão em série de um indutor e um capacitor no circuito de conexão, e há uma frequência ressonante em série natural. Se a frequência se sobrepuser a uma faixa de frequência de uma fonte de tensão de modo comum gerada por causa da modulação DPWM, a ressonância em série é gerada, causando uma forte flutuação da corrente de modo comum, afetando a estabilidade do sistema. SUMÁRIO

[0012] As formas de realização da presente invenção fornecem um conversor trifásico e um método de controle do conversor trifásico, que são utilizados para reduzir uma corrente de modo comum no conversor trifásico, melhorando assim de forma eficaz a estabilidade e a eficiência do conversor.

[0013] De acordo com um primeiro aspecto, um conversor trifásico é fornecido e está configurado para ser conectado entre um sistema de corrente contínua e um sistema de corrente alternada para realizar a interconversão entre uma corrente contínua e uma corrente alternada, onde o conversor trifásico inclui um rede de comutação, um filtro trifásico conectado à rede de comutação, uma unidade de amostragem ligada ao filtro trifásico, uma unidade de controle ligada à unidade de amostragem trifásica, uma unidade de amortecimento ativo ligada à unidade de controle e à amostra unidade, e uma unidade de modulação ligada entre a unidade de amortecimento ativo e a rede de comutação, em que a unidade de amostragem é configurada para: obter correntes trifásicas ia, ib, e ic que são emitidas pelo filtro trifásico, e enviar as correntes trifásicas ia, ib e ic para a unidade de amortecimento ativo; a unidade de amortecimento ativo é configurada para: obter, de acordo com as correntes trifásicas ia, ib e ic, os componentes de regulação v'a, v'b e v'c que estão em correspondência um para um com as correntes trifásicas ia, ib, e iC, obter um componente de regulação de sequência zero v0 de acordo com os componentes de regulação, v'a, v'b, e v'c, adicionar separadamente o componente de regulação de sequência zero v0 para as ondas moduladas trifásicas va, vb e vc que são emitidas pela unidade de controle para obter novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod, e transmitem as novas três ondas moduladas em fase va_mod, vb_mod e vc_mod para a unidade de modulação; e a unidade de modulação é configurada para modular as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod em sinais de unidade da rede de comutação, para direcionar a rede de comutação para o trabalho.

[0014] Com referência ao primeiro aspecto, em uma primeira implementação do primeiro aspecto, a unidade de amortecimento ativo inclui um regulador de corrente Ga, um regulador de corrente Gb, e um regulador de corrente Gc; e o regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb e o regulador de corrente Gc, respectivamente, recebem as correntes trifásicas ia, ib e ic em uma correspondência um- para-um e regulam as correntes trifásicas ia, ib e ic, respectivamente, usando funções de regulação mutuamente independentes, para obter os componentes de regulação v’a, v’b e v’c que estão em uma correspondência um-para-um com as correntes trifásicas ia, ib e ic.

[0015] Com referência ao primeiro aspecto ou à primeira implementação do primeiro aspecto, em uma segunda implementação do primeiro aspecto, a unidade de amortecimento ativo inclui ainda uma calculadora de componente de regulação de sequência zero; e a calculadora do componente de regulação de sequência zero recebe os componentes de regulação v’a, v’b e v’c que são respectivamente emitidos pelo regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb e o regulador de corrente Gc e calcula uma média ou uma média ponderada dos componentes de regulação v’a, v’b e v’c, em que um resultado da média ou da média ponderada é igual ao componente de regulação de sequência zero v0.

[0016] Com referência ao primeiro aspecto, a primeira implementação do primeiro aspecto, ou a segunda implementação do primeiro aspecto, em uma terceira implementação do primeiro aspecto, pelo menos um do regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb, ou o regulador de corrente Gc é um regulador integral proporcional (PI), e uma função de regulação G do regulador PI é:

onde kp é um coeficiente de proporção, ki é um coeficiente integral e s é uma frequência complexa na qual uma frequência e uma fase de um sinal de entrada são representadas usando um número complexo.

[0017] Com referência ao primeiro aspecto ou a qualquer implementação das três implementações precedentes do primeiro aspecto, em uma quarta implementação do primeiro aspecto, pelo menos um do regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb, ou o regulador de corrente Gc é um regulador proporcional ressonante (PR), e uma função reguladora G do regulador PR é:

onde G é uma relação de uma tensão de saída para uma corrente de entrada, por exemplo, G = v’a/ia; Além disso, tanto kP e kr são constantes proporcionais, kp é um coeficiente proporção, kr é um coeficiente de ressonância, GJ é uma frequência de ressonância de um circuito do conversor, e s é uma frequência complexa na qual uma frequência e uma fase de um sinal de entrada são representadas usando um número complexo.

[0018] Com referência ao primeiro aspecto ou a qualquer implementação das quatro implementações precedentes do primeiro aspecto, em uma quinta implementação do primeiro aspecto, pelo menos um do regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb, ou o regulador de corrente Gc é um regulador derivativo, e uma função reguladora G do regulador derivativo é: G = Ks, Onde K é um coeficiente de proporção e s é uma frequência complexa.

[0019] Com referência ao primeiro aspecto ou a qualquer implementação das cinco implementações precedentes do primeiro aspecto, em uma sexta implementação do primeiro aspecto, pelo menos um dos reguladores de corrente Ga, o regulador de corrente Gb, ou o regulador de corrente Gc é um filtro passa-alta e uma função de regulação G do filtro passa-alta é:

onde K é um coeficiente de proporção, « é uma frequência de corte e s é uma frequência complexa.

[0020] Com referência ao primeiro aspecto ou a qualquer implementação das seis implementações precedentes do primeiro aspecto, em uma sétima implementação do primeiro aspecto, pelo menos um do regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb, ou o regulador de corrente Gc é um regulador de avanço-atraso, e uma função reguladora G do regulador de avanço-atraso é:

onde K é um coeficiente de proporção, Wmax é uma frequência máxima de deslocamento de fase, kf é um coeficiente de regulação e s é uma frequência complexa.

[0021] Com referência ao primeiro aspecto ou a qualquer implementação das sete implementações precedentes do primeiro aspecto, em uma oitava implementação do primeiro aspecto, pelo menos um dos reguladores de corrente Ga, o regulador de corrente Gb, ou o regulador de corrente Gc é um regulador integral generalizado de segunda ordem, e uma função de regulação G do regulador integral generalizado de segunda ordem é:

onde wi é uma frequência ressonante, k é um coeficiente de amortecimento e s é uma frequência complexa.

[0022] Com referência ao primeiro aspecto ou a qualquer implementação das oito implementações precedentes do primeiro aspecto, em uma nona implementação do primeiro aspecto, pelo menos um do regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb, ou o regulador de corrente Gc é um regulador de posicionamento de pólo-zero, e uma função de regulação G do regulador de posicionamento de pólo-zero é:

onde K é um coeficiente de proporção, zi, z2,... e zm são zeros, pi, p2,... e pn são polos, e s é uma frequência complexa.

[0023] Com referência ao primeiro aspecto ou a qualquer implementação das nove implementações anteriores do primeiro aspecto, em uma décima implementação do primeiro aspecto, a rede de comutação inclui um primeiro capacitor de divisão de tensão C1, um segundo capacitor de divisão de tensão C2, uma primeira combinação de comutadores Sa, uma segunda combinação de comutadores Sb e uma terceira combinação de comutadores Sc, em que o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2 estão mutuamente conectados em série entre um eléctrodo positivo e um negativo de uma fonte de energia de corrente contínua, e estão configurados para dividir uma tensão da fonte de energia de corrente contínua; a primeira combinação de comutadores Sa, a segunda combinação de comutadores Sb e a terceira combinação de comutadores Sc são mutuamente conectados em paralelo entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo da fonte de energia de corrente contínua; e uma combinação em série incluindo o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2 está ligada em paralelo à primeira combinação de comutador Sa, a segunda combinação de comutador Sb e a terceira combinação de comutador Sc.

[0024] Com referência ao primeiro aspecto ou a qualquer implementação das dez implementações anteriores do primeiro aspecto, em uma décima primeira implementação do primeiro aspecto, a primeira combinação de comutadores Sa inclui um primeiro terminal de conexão Sa1 e um segundo terminal de conexão Sa2 que estão respectivamente conectados ao eletrodo positivo e ao eletrodo negativo da fonte de energia de corrente contínua, um terceiro terminal de conexão Sa3 conectado a um ponto médio da combinação em série incluindo o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2 e um quarto terminal de conexão Sa4 conectado a uma extremidade de entrada do filtro trifásico; a segunda combinação de comutadores Sb inclui um primeiro terminal de conexão Sb1 e um segundo terminal de conexão Sb2 que estão respectivamente conectados ao eletrodo positivo e o eletrodo negativo da fonte de energia de corrente contínua, um terceiro terminal de conexão Sb3 conectado ao ponto médio da combinação em série incluindo o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2, e um quarto terminal de conexão Sb4 conectado separadamente a três extremidades de entrada do filtro trifásico; a terceira combinação de comutadores Sc inclui um primeiro terminal de conexão Sc1 e um segundo terminal de conexão Sc2 que estão respectivamente conectados ao eletrodo positivo e ao eletrodo negativo da fonte de energia de corrente contínua, um terceiro terminal de conexão Sc3 conectado ao ponto médio da combinação em série incluindo o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2, e um quarto terminal de conexão Sc4 conectado separadamente às três extremidades de entrada do filtro trifásico; os terceiros terminais de conexão Sa3, Sb3 e Sc3 das três combinações de comutadores estão respectivamente conectados às três extremidades de entrada do filtro trifásico; e cada um dos terminais de conexão Sa4, Sb4 e Sc4 da quarta conexão está seletivamente conectado ou desconectado de qualquer um dos primeiro, segundo ou terceiro terminais de conexão da combinação de comutadores a que pertence o quarto terminal de conexão, para implementar a conversão entre corrente contínua e corrente alternada.

[0025] Um segundo aspecto fornece um método de controle do conversor trifásico, usado para controlar um conversor trifásico conectado entre um sistema de corrente contínua e um sistema de corrente alternada para realizar a interconversão entre uma corrente contínua e uma corrente alternada, onde o método inclui: etapa 101: obter as correntes trifásicas ia, ib e ic no conversor trifásico e, respectivamente, entrada das correntes trifásicas ia, ib e ic uma a uma nos correspondentes reguladores de corrente Ga, Gb, e Gc, para obter os componentes de regulação v’a, v’b e v’c; etapa 102: obter um componente de regulação de sequência zero v0 através de cálculo de acordo com um componentes de regulação, v’a, v’b, e v’C; etapa 103: adicionar separadamente o componente de regulação de sequência zero v0 a ondas moduladas trifásicas va, vb, e vc, para obter novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod, e vc_mod; e etapa 104: comparar as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod com um sinal de portadora do conversor trifásico e emitir sinais de acionamento de dispositivos de comutação do conversor trifásico.

[0026] Com referência ao segundo aspecto, em uma primeira aplicação do segundo aspecto, a obtenção de um componente de regulação de sequência zero v0 através de cálculo de acordo com a componentes de regulação, v’a, v’b, e v’c inclui: calcular uma média ou uma média ponderada dos componentes de regulação, v’a, v’b, e v’C, em que um resultado da média ou da média ponderada é igual ao componente de regulação de sequência zero v0.

[0027] Com referência ao segundo aspecto ou o primeiro implementação do segundo aspecto, em uma segunda execução do segundo aspecto, a obtenção de uma de sequência zero componente regulação v0 através de cálculo de acordo com a componentes de regulação, v’a, v’b, e v’c inclui: calculando uma média ponderada dos componentes de regulação v’a, v’b e v’c, para obter o componente de regulação de sequência zero v0, em que uma fórmula de cálculo é: componente de regulação de sequência zero

onde k1, k2 e k3 são coeficientes de ponderação trifásicos.

[0028] Um terceiro aspecto fornece um sistema fotovoltaico, incluindo um painel de células fotovoltaicas e um conversor trifásico que é conectado entre o painel de células fotovoltaicas e uma rede elétrica de corrente alternada, onde o conversor trifásico é configurado para obter componentes de regulação v’a, v’b e v’c de acordo com as correntes trifásicas ia, ib e ic no conversor trifásico; e o conversor trifásico obtém um componente de regulação de sequência zero v0 através de cálculo de acordo com a componentes de regulação, v’a, v’b, e v’c, acrescenta separadamente o componente de regulação de sequência zero v0 a ondas moduladas trifásicas va, vb e vc para obter novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod e, finalmente, compara as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod com uma portadora sinal do conversor trifásico e saídas dos sinais de acionamento dos dispositivos de comutação do conversor trifásico, de modo a converter, em corrente alternada, uma corrente contínua que é emitida pelo painel da célula fotovoltaica e introduzir a corrente alternada na rede elétrica atual.

[0029] Um quarto aspecto fornece um sistema de energia de um veículo elétrico, incluindo uma fonte de energia de corrente contínua, um motor e um conversor trifásico conectado entre a fonte de energia de corrente contínua e o motor, onde o conversor trifásico inclui um regulador de corrente Ga, um regulador de corrente Gb, um regulador de corrente Gc e uma calculadora de componentes de regulação de sequência zero; o conversor trifásico está configurado para correntes trifásicas, respectivamente, de entrada ia, ib, e ic no conversor trifásico para o regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb, e o regulador de corrente Gc em uma correspondência um-para-um, para obter respectivamente os componentes de regulação correspondentes v’a, v’b e v’c; a calculadora do componente de regulação de sequência zero recebe os componentes de regulação v’a, v’b e v’c que são respectivamente emitidos pelo regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb e o regulador de corrente Gc e calcula uma média ou uma média ponderada dos componentes de regulação v’a, v’b e v’c, em que um resultado da média ou da média ponderada é igual a um componente de regulação de sequência zero v0; o regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb e o regulador de corrente Gc respectivamente recebem as correntes trifásicas ia, ib e ic em uma correspondência um-para-um, e regulam as correntes trifásicas ia, ib e ic, respectivamente, usando funções de regulação mutuamente independentes, para obter os componentes de regulação v’a, v’b e v’c que estão em uma correspondência um-para-um com as correntes trifásicas ia, ib e ic; e o conversor trifásico compara novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod com um sinal de portadora do conversor trifásico e envia sinais de acionamento de dispositivos de comutação do conversor trifásico, de modo a converter, em uma corrente alternada, uma corrente contínua que é emitida pela fonte de energia de corrente contínua e insere a corrente alternada no motor.

[0030] Se uma corrente de modo comum relativamente grande for gerada quando o conversor trifásico anterior usar diretamente as ondas moduladas trifásicas geradas pela unidade de controle para controlar um transistor de comutação da rede de comutação, a unidade de amortecimento ativo determinará um componente de regulação de cada circuito de fase de acordo com diferentes estados das correntes de fase das correntes trifásicas no filtro trifásico; superpõe o componente de regulação de cada circuito de fase com as ondas moduladas trifásicas geradas pela unidade de controle, para gerar ondas moduladas trifásicas corrigidas; e, em seguida, usa as ondas moduladas trifásicas corrigidas para controlar o transistor de comutação da rede de comutação, reduzindo assim a corrente de modo comum do conversor trifásico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0031] A FIG. 1 é um diagrama estrutural esquemático de um conversor trifásico no estado da técnica;

[0032] A FIG. 2 é um diagrama que mostra a comparação da forma de onda entre uma onda modulada DPWM e uma onda modulada CPWM no estado da técnica;

[0033] A FIG. 3 é um diagrama estrutural esquemático de um conversor de filtro LCL no estado da técnica;

[0034] A FIG. 4 é um diagrama esquemático de um conversor trifásico de acordo com uma forma de realização da presente invenção;

[0035] A FIG. 5 é um diagrama estrutural esquemático de uma unidade de amortecimento ativo de acordo com uma forma de realização da presente invenção;

[0036] A FIG. 6 é um diagrama de Bode de funções de transferência de uma voltagem de modo comum para uma corrente de modo comum de um sistema de amortecimento ativo em uma forma de realização da presente invenção e um sistema isento de amortecimento no estado da técnica;

[0037] A FIG. 7 é um diagrama de circuito de um conversor trifásico de acordo com uma forma de realização da presente invenção;

[0038] A FIG. 8 é um fluxograma de um método de controle do conversor trifásico de acordo com outra forma de realização da presente invenção; e

[0039] A FIG. 9 é um diagrama esquemático de um sistema de energia de um veículo eléctrico de acordo com ainda outra forma de realização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO

[0040] As soluções técnicas da presente invenção são ainda descritas em detalhe com referência aos desenhos e formas de realização, como se segue:

[0041] Um conversor trifásico em uma forma de realização da presente invenção é configurado para converter uma corrente de corrente contínua em uma corrente alternada, ou converter uma corrente alternada em uma corrente contínua. Por exemplo, em um sistema de fornecimento de energia fotovoltaica, uma corrente contínua gerada por um painel solar fotovoltaico é convertida, usando um conversor, em uma corrente alternada com a mesma frequência de uma rede elétrica, e a corrente alternada é transferida para a rede elétrica, implementando assim a integração do sistema de fornecimento de energia fotovoltaica e da rede elétrica. Em um veículo elétrico, uma conversão trifásica pode implementar trabalho bidirecional. Por exemplo, uma corrente contínua que é produzida por uma bateria do veículo elétrico é convertida em uma corrente alternada pelo conversor trifásico, e a corrente alternada é enviada para um motor. Quando o veículo elétrico desacelera, uma corrente alternada inversa gerada pelo motor pode ser convertida, pelo conversor trifásico, em uma corrente contínua para carregar a bateria.

[0042] A FIG. 4 mostra um conversor trifásico 200 em forma de realização da presente invenção. O conversor trifásico 200 é conectado entre um sistema de corrente contínua 100 e um sistema de corrente alternada 300. O conversor trifásico 200 inclui uma rede de comutação 201, um filtro trifásico 202 conectado à rede de comutação 201, uma unidade de amostragem 203 ligada ao filtro trifásico 202, uma unidade de controle 204 ligada à unidade de amostragem trifásica 203, uma unidade de amortecimento ativo 205 ligada a ambas a unidade de controlo 204 e a unidade de amostragem 203, e uma unidade de modulação 206 ligada entre a unidade de amortecimento ativo 205 e a rede de comutação 201.

[0043] Se uma corrente de modo comum relativamente grande é gerada quando ondas moduladas trifásicas geradas pela unidade de controle 204 são usadas diretamente para controlar um transistor de comutação da rede de comutação 201, a unidade de amortecimento ativa 205 determina um componente de regulação de cada circuito de fase de acordo com diferentes estados de correntes de fase de correntes trifásicas no filtro trifásico 202; sobrepõe o componente de regulação de cada circuito de fase com as ondas moduladas trifásicas geradas pela unidade de controle 204, para gerar ondas moduladas trifásicas corrigidas; e depois utiliza as ondas moduladas trifásicas corrigidas para controlar o transístor de comutação da rede de comutação 201, reduzindo desse modo a corrente de modo comum do conversor trifásico 200.

[0044] O sistema de corrente contínua 100 anterior pode ser qualquer fonte de energia que forneça uma corrente contínua e inclui uma bateria, um painel solar fotovoltaico ou semelhante.

[0045] O sistema de corrente alternada 300 anterior pode ser qualquer dispositivo ou aparelho que requeira entrada de corrente alternada, e inclui uma rede elétrica, um motor ou semelhante.

[0046] Uma extremidade de entrada da rede de comutação 201 anterior está ligada a uma extremidade de saída do sistema de corrente contínua 100. A rede de comutação 201 é configurada para converter a corrente contínua do sistema de corrente contínua 100 em uma saída de corrente alternada de três níveis. O filtro trifásico 202 é configurado para converter a saída de corrente alternada de níveis múltiplos da rede de comutação 201 em uma corrente alternada tendo uma forma de onda sinusoidal ou cosseno, de modo a ser transmitida para o sistema de corrente alternada 300.

[0047] A unidade de amostragem 203 anterior é configurada para: obter sinais de tensão e corrente em um sistema de hardware, converter os sinais de tensão e corrente em um sinal digital que seja conveniente para processamento pela unidade de controle 204 e enviar o sinal digital para a unidade de controle 204 unidade de amostragem 203 é especificamente configurada para: obter correntes e voltagens trifásicas no filtro trifásico 202 e realizar separadamente amostragem e medição, para obter as correntes trifásicas ia, ib e ic e tensões trifásicas vga, vgb e vgc; e fornecer as correntes e tensões trifásicas à unidade de controle 204 e à unidade de amortecimento ativo 205.

[0048] A unidade de controle anterior 204 está configurada para: realizar um cálculo comparativo em sinais de tensão e corrente amostrados e convertidos e um valor de referência definido, executar processamento de sinal correspondente e emitir ondas moduladas. A unidade de controle 204 é especificamente configurada para executar a modulação de largura de impulso descontínua (DPWM) de acordo com as correntes trifásicas de entrada ia, ib e ic e as voltagens trifásicas vga, vgb e vgc, para obter ondas moduladas va, vb e vc. A unidade de controle 204 transfere as ondas moduladas va, vb, e vc para a unidade de amortecimento ativo 205.

[0049] A unidade de amortecimento ativo 205 anterior é configurada para: realizar regulação independente sobre as correntes trifásicas ia, ib e ic, respectivamente, usando funções de regulação mutuamente independentes para obter os componentes de regulação v’a, v’b e v’c que estão em uma correspondência um-para-um com as correntes trifásicas ia, ib e ic, obter um componente de regulação de sequência zero v0 de acordo com os componentes de regulação v’a, v’b, e v’c, adicionar separadamente o componente de regulação de sequência zero v0 às ondas moduladas trifásicas va, vb e vc que são emitidas pela unidade de controle 204 para obter novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod, e vc_mod, e transmitir as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod para a unidade de modulação 206.

[0050] Como mostrado na FIG. 5, a unidade de amortecimento ativo 205 anterior inclui um regulador de corrente Ga, um regulador de corrente Gb, um regulador de corrente Gc, e uma calculadora de componente de regulação de sequência zero 2050. O regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb e o regulador de corrente Gc, respectivamente, recebem, em uma correspondência um-para- um, as correntes trifásicas ia, ib e ic que são transferidas pela unidade de amostragem 203, respectivamente regulam as correntes trifásicas ia, ib e ic usando as funções de regulação mutuamente independentes e, respectivamente, emitem os componentes de regulação v’a, v’b e v’c para a calculadora de componentes de regulação de sequência zero 2050.

[0051] Por exemplo, pelo menos um dos reguladores pode ser um regulador integral proporcional (PI), e uma função reguladora G do regulador PI é:

ondeG = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, kp é um coeficiente de proporção, ki é um coeficiente integral e s é uma frequência complexa, ou seja, um número complexo é usado para representar uma frequência e uma fase de um sinal de entrada.

[0052] O regulador de corrente pode ser um regulador proporcional ressonante (PR), e uma função reguladora G do regulador PR é:

onde G é uma relação de uma tensão de saída para uma corrente de entrada, por exemplo, G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic; Além disso, tanto kp e kr são constantes proporcionais, kp é um coeficiente proporção, kr é um coeficiente de ressonância, ao é uma frequência de ressonância de um circuito do conversor, e s é uma frequência complexa.

[0053] Alternativamente, o regulador de corrente pode ser um regulador de outra forma e, de forma correspondente, usar uma função de regulação diferente. Além disso, dois ou mais tipos de reguladores podem ser usados em combinação. São listados em seguida alguns reguladores de correntes incluídos na presente invenção, mas a presente invenção não está limitada a estes. Além disso, nesses reguladores, os parâmetros representados por um mesmo símbolo têm o mesmo significado. Para fins de brevidade, um parâmetro é descrito apenas na primeira aparição.

[0054] O regulador atual pode ser um regulador derivativo, e uma função reguladora G do regulador derivativo é:

Onde G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, K é um coeficiente de proporção e s é uma frequência complexa.

[0055] Alternativamente, o regulador de corrente pode ser um filtro de alta frequência, e uma função de regulação G do filtro de alta frequência é:

onde G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, K é um coeficiente de proporção, é uma frequência de corte es é uma frequência complexa.

[0056] Alternativamente, o regulador de corrente pode ser um regulador de avanço-atraso, e uma função de regulação G do regulador de avanço-atraso é:

G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, K é um coeficiente de proporção, Wmax é uma frequência de deslocamento de fase máxima, kf é um coeficiente de regulação e s é uma frequência complexa.

[0057] Alternativamente, o regulador de corrente pode ser um regulador integral generalizado de segunda ordem, e uma função de regulação G do regulador integral generalizado de segunda ordem é:

onde G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, wi é uma frequência ressonante, k é um coeficiente de amortecimento e s é uma frequência complexa.

[0058] Alternativamente, o regulador de corrente pode ser um regulador de posicionamento de pólo-zero, e uma função de regulação G do regulador de posicionamento de pólo-zero é:

onde G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, K é um coeficiente de proporção, z1, z2,..., e zm são zeros, p1, p2,..., e pn são polos e s é uma frequência complexa.

[0059] Quando um sistema trifásico no qual a unidade de amortecimento ativo 205 situa-se é um sistema assimétrico, os reguladores de corrente trifásica na unidade de amortecimento ativo 205 podem ser ajustado para valores diferentes, para executar respectivamente modulação independente sobre a as correntes trifásicas e executar a correção do sistema em um loop de controle, para que uma saída possa corresponder a um loop de controle de um sistema simétrico existente. Um efeito dos reguladores de corrente trifásicos é um efeito do amortecimento ativo adicionado. As funções de regulação dos reguladores de corrente podem ser usadas como funções de regulação do loop de amortecimento virtual adicionado, onde as entradas são as correntes e as saídas são as tensões, isto é, os componentes de regulação.

[0060] A calculadora de componentes de regulação de sequência zero 2050 recebe os componentes de regulação v’a,v’b e v’c que são respectivamente emitidos pelo regulador de corrente Ga, regulador de corrente Gb e regulador de corrente Gc e calcula uma média ou uma média ponderada dos componentes de regulação v’a, v’b e v’c, em que um resultado da média ou da média ponderada é igual ao componente de regulação de sequência zero v0. Por exemplo, a média é:

[0061] Além disso, a média ponderada precisa ser obtida pela média ponderada usando alguns coeficientes de ponderação.

[0062] A unidade de amortecimento ativo 205 adiciona separadamente o componente de regulação de sequência zero v0 às ondas moduladas trifásicas va, vb e vc que são emitidas pela unidade de controle 204 para obter as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod e transmite as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod para a unidade de modulação 206.

[0063] Relações de adição entre o componente de regulação de sequência zero v0 e as ondas moduladas trifásicas va, vb, vc que são emitidas pela unidade de controle 204 são os seguintes:

[0064] A unidade de modulação anterior 206 é configurada para: comparar as ondas moduladas trifásicas com um sinal de portadora de acordo com as ondas moduladas que são emitidas pela unidade de controle 204 e configuração de comutação no sistema de hardware, e emitir sinais de acionamento correspondentes a dispositivos de comutação. A unidade de modulação 206 é especificamente configurada para modular as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod em sinais de acionamento da rede de comutação 201, para acionar a rede de comutação 201 para funcionar.

[0065] O conversor trifásico 200 anterior controla a rede de comutação 201 usando as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod que são obtidas através de regulação utilizando o componente de regulação de sequência zero v0, para suprimir eficazmente a ressonância de corrente de modo comum na base de controle original usando as ondas moduladas trifásicas va, vb, e vc que são emitidas pela unidade de controle 204. Além disso, o componente de regulação de sequência zero v0 pode ser usado para executar a regulação dinâmica em tempo real de acordo com um sistema trifásico inteiro e uma variação das correntes trifásicas ia, ib e ic, para cancelar oscilação excitada de ressonância de corrente de modo comum causada por uma variação drástica das correntes trifásicas ia, ib e ic, garantindo assim a operação estável e eficiente do sistema trifásico.

[0066] Como mostrado na FIG. 6, uma linha sólida representa um diagrama de Bode de uma tensão de modo comum para a função de regulação de corrente de modo comum de um sistema de amortecimento ativo em uma forma de realização da presente invenção e uma linha pontilhada representa um diagrama de Bode de uma tensão de modo comum para função de regulação de corrente de modo comum de um sistema livre de amortecimento. Um diagrama de Bode é um método para ilustrar uma resposta de frequência de um sistema. Um diagrama de Bode inclui um gráfico de magnitude (superior) e um gráfico de fase (inferior). As coordenadas horizontais em ambos os gráficos são desenhadas de acordo com as escalas logarítmicas das frequências. Uma unidade de uma coordenada vertical no gráfico de magnitude é decibel (dB). A coordenada vertical representa um fator de amplificação de uma amplitude de corrente de modo comum em relação a uma amplitude de tensão de modo comum, um valor maior indica um fator de amplificação maior. Pode ser visto a partir dos gráficos de magnitude na FIG. 6 que existe um pico ressonante aparente em uma característica do sistema livre de amortecimento, e um pico ressonante em uma característica do sistema de amortecimento ativo é obviamente suprimido. Além disso, o sistema de amortecimento ativo mantém as características do sistema semelhantes às do sistema livre de amortecimento, exceto o pico ressonante. Por conseguinte, pode ser aprendido que, nesta forma de realização da presente invenção, a ressonância de corrente de modo comum pode ser eficazmente suprimida e as características de outros aspectos do sistema não se deterioram porque é introduzida uma tecnologia de amortecimento ativo.

[0067] O conversor trifásico nesta forma de realização da presente invenção é aplicável a vários sistemas trifásicos e é aplicável a qualquer sistema que necessite de entrada trifásica para acionar dispositivos de comutação. Por exemplo, o conversor trifásico é aplicável a sistemas retificadores e inversores com dois níveis, três níveis, cinco níveis ou níveis em cascata.

[0068] Nos vários sistemas trifásicos, outras combinações de unidades, exceto a rede de comutação 201, são as mesmas e aplicáveis. Como mostrado na FIG. 7, é descrito em detalhe uma estrutura de circuito da rede de comutação 201 usando um exemplo em que um inversor trifásico de três níveis é aplicado a um sistema de inversor fotovoltaico.

[0069] A rede de comutação 201 inclui um primeiro capacitor de divisão de tensão C1, um segundo capacitor de divisão de tensão C2, uma primeira combinação de comutador Sa, uma segunda combinação de comutador Sb e uma terceira combinação de comutadores Sc.

[0070] O primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2 estão mutuamente conectados em série entre um eletrodo positivo e um eletrodo negativo de uma fonte de energia de corrente contínua 100, e são configurados para dividir uma tensão da fonte de energia de corrente contínua 100.

[0071] A primeira combinação de comutadores Sa, a segunda combinação de comutadores Sb e a terceira combinação de comutadores Sc são mutuamente conectadas em paralelo entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo da fonte de energia de corrente contínua 100. Além disso, uma combinação em série incluindo o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2 está conectado em paralelo à primeira combinação de comutador Sa, à segunda combinação de comutador Sb e à terceira combinação de comutadores Sc.

[0072] A primeira combinação de comutadores Sa inclui um primeiro terminal de conexão Sa1 e um segundo terminal de conexão Sa2 que estão respectivamente conectados ao eletrodo positivo e ao eletrodo negativo da fonte de corrente de corrente contínua, um terceiro terminal de conexão Sa3 conectado a um ponto médio da combinação em série incluindo o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2, e um quarto terminal de conexão Sa4 conectado a uma extremidade de entrada do filtro trifásico.

[0073] A segunda combinação de comutadores Sb inclui um primeiro terminal de conexão Sb1 e um segundo terminal de conexão Sb2 que estão respectivamente conectados ao eletrodo positivo e ao eletrodo negativo da fonte de energia de corrente contínua, um terceiro terminal de conexão Sb3 conectado ao ponto médio da combinação em série incluindo o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2, e um quarto terminal de conexão Sb4 conectado separadamente a três extremidades de entrada do filtro trifásico.

[0074] A terceira combinação de comutadores Sc inclui um primeiro terminal de conexão Sc1 e um segundo terminal de conexão Sc2 que estão respectivamente conectados ao eletrodo positivo e ao eletrodo negativo da fonte de corrente de corrente contínua, um terceiro terminal de conexão Sc3 conectado ao ponto médio da combinação em série incluindo o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo condensador de divisão de tensão C2, e um quarto terminal de conexão Sc4 conectado separadamente às três extremidades de entrada do filtro trifásico.

[0075] Os terceiros terminais de conexão Sa3, Sb3 e Sc3 das três combinações de comutadores estão respectivamente conectados às três extremidades de entrada do filtro trifásico 202.

[0076] Cada um dos quartos terminais de conexão Sa4, Sb4 e Sc4 é seletivamente conectado ou desconectado de qualquer um dos primeiro, segundo ou terceiro terminais de conexão da combinação de comutadores aos quais o quarto terminal de conexão pertence, para implementar a conversão entre a corrente contínua e a corrente alternada.

[0077] Nas combinações de comutadores, os quartos terminais de conexão Sa4, Sb4 e Sc4 implementam seletivamente, usando combinações de desconexão e conexão de transistores chaveadores nas combinações de comutadores, a conexão ou a desconexão de qualquer uma das primeira, segunda ou terceira conexão terminal de suas respectivas combinações de comutadores, para implementar a conversão entre a corrente contínua e a corrente alternada.

[0078] O filtro trifásico 202 inclui seis indutores em três grupos cada, incluindo dois indutores conectados em série entre os três quartos terminais de conexão Sa4, Sb4 e Sc4 da rede de comutação 201 e três extremidades de entrada do sistema de corrente alterna 300; e inclui três capacitores de filtragem C0 conectados separadamente ao ponto médio da combinação em séries incluindo o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2 e respectivamente conectados aos pontos médios dos três grupos de indutores, cada um incluindo dois conectados em série.

[0079] Os seis indutores incluem um primeiro indutor do lado do conversor L1a, um segundo indutor do lado do conversor L1b, um terceiro indutor do lado do conversor L1c, um primeiro indutor de lado de corrente alternada L2a, um segundo indutor de lado de corrente alternada L2b, e um terceiro indutor de lado corrente alternada L2c. O primeiro indutor do lado do conversor L1a e o primeiro indutor de lado da corrente alternada L2a estão conectados em série entre o quarto terminal de conexão Sa4 da primeira combinação de comutadores Sa e uma extremidade de entrada do sistema de corrente alterna 300. O segundo indutor do lado do conversor L1b e o segundo indutor do lado de corrente alternada L2b são conectados em série entre o quarto terminal de conexão Sb4 da segunda combinação de comutadores Sb e uma extremidade de entrada do sistema de corrente alternada 300. O terceiro indutor do lado do conversor L1c e o terceiro indutor do lado da corrente alternada L2c estão conectados em série entre o quarto terminal de conexão Sc4 da terceira combinação de comutadores Sc e uma extremidade de entrada do sistema de corrente alterna 300.

[0080] Uma extremidade de cada um dos capacitores de filtragem C0 está ligada ao ponto médio da combinação em série incluindo o primeiro capacitor de divisão de tensão C1 e o segundo capacitor de divisão de tensão C2, e a outra extremidade de cada um dos capacitor de filtragem C0 está ligada ao ponto médio de um dos três grupos de indutores.

[0081] Como mostrado na FIG. 8, outra forma de realização da presente invenção inclui um método de controle do conversor trifásico. O método é implementado em um dos ambientes de hardware na forma de realização anterior. O método inclui as seguintes etapas:

[0082] Etapa 101. Obter as correntes trifásicas ia, ib e ic em um conversor trifásico e executar uma regulação independente nas correntes trifásicas ia, ib e ic, respectivamente ao usar funções de regulação mutuamente independentes, para obter componentes de regulação v’a, v’b e v’c que estão em uma correspondência um-para-um com as correntes trifásicas ia, ib e ic.

[0083] Etapa 102. Obter um componente de regulação de sequência zero v0 até o cálculo de acordo com os componentes de regulação v’a, v’b e v’c.

[0084] Etapa 103. Adicionar separadamente o componente de regulação de sequência zero v0 para ondas moduladas trifásicas va, vb, e vc, para se obter novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod, e vc_mod.

[0085] Etapa 104. Comparar as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod com um sinal de portadora do conversor trifásico e sinais de acionamento de saída dos dispositivos de comutação do conversor trifásico.

[0086] Na etapa 101, uma unidade de amortecimento ativo do conversor trifásico recebe as correntes trifásicas ia, ib e ic que são obtidas através de amostragem e detecção e transferidas pela unidade de amostragem. As correntes trifásicas ia, ib e ic são entradas respectivamente para os reguladores de corrente correspondentes Ga, Gb e Gc. As funções de regulação independentes nos reguladores de corrente são usadas para regular respectivamente as correntes trifásicas ia, ib e ic, e os componentes de regulação v’a, v’b e v’c são emitidos separadamente para uma calculadora de componente de regulação de sequência zero para a unidade de amortecimento ativo. Os reguladores de corrente e funções de regulação utilizados nesta forma de realização da presente invenção são os mesmos que os da forma de realização anterior. Detalhes não são descritos aqui novamente.

[0087] Na etapa 102, a calculadora do componente de regulação de sequência zero recebe os componentes de regulação v’a, v’b e v’c que são respectivamente emitidos pelo regulador de corrente Ga, regulador de corrente Gb e regulador de corrente Gc, e calcula uma média ou de uma média ponderada dos componentes de regulação, v’a, v’b, e v’C, em que um resultado da média ou a média ponderada é igual ao componente de regulação de sequência zero v0. Por exemplo, a média é:

[0088] Além disso, a média ponderada precisa ser obtida pela média ponderada usando alguns coeficientes de ponderação. Por exemplo, existe um erro em um processo de medição e processamento de uma variável, como uma corrente, afetando a precisão de um valor final obtido por meio do cálculo. A precisão geral do cálculo está relacionada a todos os itens a seguir: precisão de um dispositivo de medição, temperatura ambiente e precisão de processamento de um processador digital. Erros são inevitáveis e onipresentes, como um erro de quantização causado pelo arredondamento discreto quando um sinal analógico é convertido em um sinal digital, ou um erro de temperatura causado porque a resistividade de um material semicondutor em um sensor Hall varia de acordo com a temperatura.

[0089] Portanto, para implementar uma tecnologia de controle de alta precisão, correção e compensação precisam ser executadas para um erro geral do sistema em uma fase de controle.

[0090] No conversor trifásico, as temperaturas internas do conversor são desiguais devido a uma característica de condutividade térmica de um sistema. Como resultado, as temperaturas ambientes nos locais dos sensores Hall de corrente trifásica são diferentes. Portanto, os valores amostrados das correntes trifásicas são respectivamente 99%, 99,5% e 99,2% dos valores reais (a precisão pode ser obtida usando um meio de teste adicional).

[0091] Portanto, quando o componente de sequência zero é calculado, a precisão da amostragem e do cálculo de cada fase precisa ser considerada e os componentes de regulação v’a, v’b e v’c são compensados.

[0092] Depois que os componentes de regulação obtidos v’a, v’b e v’c são transferidos para a calculadora de componente de regulação de sequência zero, o componente de regulação de sequência zero v0 é emitido, e

onde k1, k2 e k3 são coeficientes de ponderação trifásicos e estão relacionados com a precisão da amostragem, em que k1 é igual a 1,010 (ou seja, 100/99), k2 é igual a 1,005 (100/99,5) e k3 é igual a 1,008 (100/99,2).

[0093] Na etapa anterior 103, a unidade de amortecimento ativo adiciona separadamente a componente de regulação de sequência zero v0 às ondas moduladas trifásicas va, vb, e vc que são emitidas por uma unidade de controle do conversor trifásico, para obter as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod, e transmitir as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod para uma unidade de modulação do conversor trifásico.

[0094] Relações de adição entre o componente de regulação de sequência zero v0 e as ondas moduladas trifásicas va, vb, e vc que são emitidos pela unidade de controle são as seguintes:

[0095] Na etapa anterior 104, a unidade de modulação é configurada para: comparar as ondas moduladas trifásicas e o sinal de portadora de acordo com as ondas moduladas que são emitidas pela unidade de controle e configuração de comutação em um sistema de hardware, e emitir sinais de acionamento correspondentes aos dispositivos de comutação. A unidade de modulação é configurada especificamente para modular as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod em sinais de acionamento de uma rede de comutação do conversor trifásico, para acionar a rede de comutação para funcionar.

[0096] Como mostrado na FIG. 7 e FIG. 5, em ainda outra forma de realização da presente invenção, um conversor trifásico é aplicado a um sistema fotovoltaico. O sistema fotovoltaico inclui um painel de células fotovoltaicas e o conversor trifásico conectado entre o painel de células fotovoltaicas e uma rede elétrica de corrente alternada.

[0097] O conversor trifásico é configurado para: converter, em múltiplos níveis, usando dispositivos de comutação, uma corrente contínua que é produzida pelo painel de células fotovoltaicas; emitir correntes trifásicas ia, iB, e ic depois de executar o processamento de filtragem calculada com base nos níveis múltiplos; e realizar regulação independente sobre as correntes trifásicas ia, ib e ic, respectivamente, usando funções de regulação mutuamente independentes, para obter os componentes de regulação v’a, v’b e v’c. O conversor trifásico obtém um componente de regulação de sequência zero v0 através de cálculo de acordo com os componentes de regulação, v’a, v’b, e v’c; adiciona separadamente o componente de regulação sequência zero v0 a ondas moduladas trifásicas va, vb, e vc, para obter novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod, e vc_mod; e finalmente compara as novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod com um sinal de portadora do conversor trifásico e envia sinais de acionamento de dispositivos de comutação do conversor trifásico, para converter em uma corrente alternada, a corrente contínua que é produzida pelo painel da célula fotovoltaica e introduz a corrente alternada na rede elétrica de corrente alternada.

[0098] O conversor trifásico inclui um regulador de corrente Ga, um regulador de corrente Gb e um regulador de corrente Gc. O regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb e o regulador de corrente Gc respectivamente recebem as correntes trifásicas ia, ib e ic em uma correspondência um-para-um, e regulam respectivamente a corrente trifásica ia, ib e ic usando as funções de regulação mutuamente independentes, para obter os componentes de regulação v’a, v’b e v’c que estão em uma correspondência um-para-um com as correntes trifásicas ia, ib e ic.

[0099] O conversor trifásico inclui ainda uma calculadora de componentes de regulação de sequência zero. A calculadora do componente de regulação de sequência zero recebe os componentes de regulação v’a, v’b e v’c que são respectivamente emitidos pelo regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb e o regulador de corrente Gc e calcula um média ou uma média ponderada dos componentes de regulação v’a, v’b e v’c, em que um resultado da média ou da média ponderada é igual ao componente de regulação de sequência zero v0.

[00100] Outras estruturas de composição e projetos de circuitos do conversor de fase anterior são todos iguais ao conteúdo relacionado descrito na forma de realização anterior da presente invenção. Detalhes não são descritos aqui.

[00101] Como mostrado na FIG. 9 e FIG. 5, ainda em outra forma de realização da presente invenção, um conversor trifásico é aplicado a um veículo elétrico. Um sistema de energia elétrica do veículo elétrico inclui uma fonte de energia de corrente contínua, um motor trifásico e um conversor trifásico conectado entre a fonte de energia de corrente contínua e o motor trifásico.

[00102] O conversor trifásico é configurado para: converter, em múltiplos níveis, usando dispositivos de comutação, uma corrente contínua que é produzida pelo painel de células fotovoltaicas; e emitir correntes trifásicas ia, ib, iC e depois de executar o processamento de filtragem calculado com base nos níveis múltiplos. O conversor trifásico inclui um regulador de corrente Ga, um regulador de corrente Gb, um regulador de corrente Gc e uma calculadora de componente de regulação de sequência zero.

[00103] O regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb e o regulador de corrente Gc são configurados para: receber respectivamente as correntes trifásicas ia, ib e ic em uma correspondência um-para-um e executar regulação independente das correntes trifásicas ia, ib e ic, respectivamente, usando funções de regulação mutuamente independentes, para obter os componentes de regulação v’a, v’b e v’c.

[00104] A calculadora do componente de regulação de sequência zero recebe os componentes de regulação v’a, v’b e v’c que são respectivamente emitidos pelo regulador de corrente Ga, o regulador de corrente Gb e o regulador de corrente Gc e calcula um média ou uma média ponderada dos componentes de regulação v’a, v’b e v’c, em que um resultado da média ou da média ponderada é igual a um componente de regulação de sequência zero v0.

[00105] O conversor trifásico é ainda configurado para: comparar novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod com um sinal de portadora do conversor trifásico e sinais de acionamento de saída de dispositivos de comutação do conversor trifásico, de modo a converter, em uma corrente alternada, a corrente contínua que é emitida pela fonte de energia de corrente contínua e a entrada da corrente alternada para o motor trifásico.

[00106] Outras estruturas de composição e projeto de circuitos do conversor trifásico anterior são todos iguais ao conteúdo relacionado descrito na forma de realização anterior da presente invenção. Detalhes não são descritos aqui.

[00107] Nas implementações específicas anteriores, o objetivo, soluções técnicas, benefícios da presente invenção são adicionalmente descritos em detalhe. Deve ser entendido que as descrições anteriores são apenas implementações específicas da presente invenção, mas não se destinam a limitar o escopo de proteção da presente invenção. Qualquer modificação, substituição equivalente ou melhoria feita sem se afastar do princípio da presente invenção deve cair dentro do escopo de proteção da presente invenção.

Claims

1. Conversor trifásico acoplado entre um sistema de corrente contínua e um sistema de corrente alternada, compreendendo: uma rede de comutação configurada para converter uma corrente contínua em uma pluralidade de níveis; um filtro trifásico acoplado à rede de comutação e configurado para emitir correntes trifásicas (ia, ib e ic) com base nos níveis; um circuito de amostragem acoplado ao filtro trifásico configurado para obter ia, ib e ic a partir do filtro trifásico; um circuito de controle acoplado ao circuito de amostragem e configurado para gerar ondas moduladas trifásicas originais (va, vb e vc); um circuito de amortecimento ativo acoplado ao circuito de controle e ao circuito de amostragem; e um circuito de modulação acoplado entre o circuito de amortecimento ativo e a rede de comutação, caracterizado por: em que o circuito de amostragem é configurado ainda para enviar ia, ib e ic para o circuito de amortecimento ativo, em que o circuito de amortecimento ativo compreende um primeiro regulador de corrente (Ga), um segundo regulador de corrente (Gb), e um terceiro regulador de corrente (Gc), e em que Ga, Gb e Gc são configurados para: receberem, respectivamente, ia, ib e ic em uma correspondência um-para-um; e regularem ia, ib e ic, respectivamente, usando funções de regulação mutuamente independentes para obter os componentes de regulação v’a, v’b e v’c que estão em uma correspondência de um-para-um com ia, ib, e iC, em que o circuito de amortecimento ativo é configurado para: obter um componente de regulação de sequência zero v0 de acordo com v’a, v’b, e v’c; sobrepor separadamente v0 com va, vb e vc para obter novas ondas moduladas trifásicas va_mod, vb_mod e vc_mod; e transmitir va_mod, vb_mod e vc_mod para a unidade de modulação, em que a unidade de modulação é configurada para modular va_mod, vb_mod e vc_mod em sinais de acionamento da rede de comutação para acionar a rede de comutação para emitir os níveis para o filtro trifásico; e em que o filtro trifásico é configurado ainda para converter os níveis em uma corrente alternada para inserir no sistema de corrente alternada.

2. Conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de amortecimento ativo compreende ainda um circuito de calculadora de componentes de regulação de sequência zero acoplado a Ga, Gb e Gc e configurado para: receber v’a, v’b e v’c respectivamente a partir de Ga, Gb e Gc; e calcular uma média ou uma média ponderada de v’a, v’b e v’c para obter v0.

3. Conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre Ga, Gb, ou Gc é um regulador integral proporcional (PI), em que uma função de regulação G do regulador PI é:

em que G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, em que kp é um coeficiente de proporção, em que ki é um coeficiente integral, e em que s é uma frequência complexa representando uma frequência e uma fase de um sinal de entrada usando um número complexo.

4. Conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre Ga Gb, ou Gc é um regulador ressonante proporcional (PR), em que uma função de regulação G do regulador PR é:

G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, em que kp é um coeficiente de proporção, em que kr é um coeficiente de ressonância, em que m0 é uma frequência de ressonância de um circuito do conversor, e em que s é uma frequência complexa representando uma frequência e uma fase de um sinal de entrada usando um número complexo.

5. Conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre Ga, Gb, ou Gc é um regulador derivativo, e uma função de regulação G do regulador derivativo é: G = Ks, em que G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, em que K é um coeficiente de proporção, e em que s é uma frequência complexa representando uma frequência e uma fase de um sinal de entrada usando um número complexo.

6. Conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre Ga, Gb, ou Gc é um filtro passa-alto, em que uma função de regulação G do filtro passa-alto é:

G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, em que K é um coeficiente de proporção, em que ωHF é uma frequência de corte, e em que s é uma frequência complexa representando uma frequência e uma fase de um sinal de entrada usando um número complexo.

7. Conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre Ga, Gb, ou Gc é um regulador de avanço-atraso, e uma função de regulação G do regulador de avanço-atraso é:

G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, em que K é um coeficiente de proporção, em que ωmax é uma frequência de deslocamento de fase máxima, em que kf é um coeficiente de regulação, e em que s é uma frequência complexa representando uma frequência e uma fase de um sinal de entrada usando um número complexo.

8. Conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre Ga, Gb, ou Gc é um regulador integral generalizado de segunda ordem, em que uma função de regulação G do regulador integral generalizado de segunda ordem é:

em que G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, em que ω1 é uma frequência de ressonância, em que k é um coeficiente de amortecimento, e em que s é uma frequência complexa representando uma frequência e uma fase de um sinal de entrada usando um número complexo.

9. Conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre Ga, Gb, ou Gc é um regulador de posicionamento de pólo-zero, e uma função de regulação G do regulador de posicionamento de pólo-zero é:

G = v’a/ia = v’b/ib = v’c/ic, em que K é um coeficiente de proporção, em que z1, z2,..., e zm são zeros, em que p1, p2,..., e pn são polos, e em que s é uma frequência complexa representando uma frequência e uma fase de um sinal de entrada usando um número complexo.

10. Conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rede de comutação compreende um primeiro capacitor de divisão de tensão C1, um segundo capacitor de divisão de tensão C2, uma primeira combinação de comutadores Sa, uma segunda combinação de comutadores Sb, e uma terceira combinação de comutadores Sc, em que C1 e C2 estão mutuamente acoplados em série entre um eletrodo positivo e um eletrodo negativo de uma fonte de energia de corrente contínua e configurados para dividir uma tensão da fonte de energia de corrente contínua, em que Sa, Sb e Sc são acopladas em paralelo entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo da fonte de energia de corrente contínua, e em que uma combinação em série compreendendo C1 e C2 está acoplada em paralelo com Sa, Sb, e Sc.

11. Conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que Sa compreende um primeiro terminal de acoplamento Sa1 e um segundo terminal de acoplamento Sa2 respectivamente acoplados ao eletrodo positivo e eletrodo negativo da fonte de energia de corrente contínua, um terceiro terminal de acoplamento Sa3 acoplado a um ponto médio da combinação em série compreendendo C1 e C2, e um quarto terminal de acoplamento Sa4 acoplado a uma primeira extremidade de entrada do filtro trifásico, em que Sb compreende um primeiro terminal de acoplamento Sb1 e um segundo terminal de acoplamento Sb2 respectivamente acoplados ao eletrodo positivo e ao eletrodo negativo da fonte de energia de corrente contínua, um terceiro terminal de acoplamento Sb3 acoplado ao ponto médio da combinação em série compreendendo C1 e C2, e um quarto terminal de acoplamento Sb4 acoplado a uma segunda extremidade de entrada do filtro trifásico, Sc compreende um primeiro terminal de acoplamento Sc1 e um segundo terminal de acoplamento Sc2 respectivamente acoplados ao eletrodo positivo e ao eletrodo negativo da fonte de energia de corrente contínua, um terceiro terminal de acoplamento Sc3 acoplado ao ponto médio da combinação em série compreendendo C1 e C2, e um quarto terminal de acoplamento Sc4 acoplado a uma terceira extremidade de entrada do filtro trifásico, e em que cada um de Sa4, Sb4 e Sc4 é seletivamente acoplado ou desacoplado de qualquer um dos primeiro, segundo ou terceiro terminais de acoplamento da combinação de comutadores a que pertence o quarto terminal de acoplamento para implementar a conversão entre a corrente contínua e a corrente alternada.

12. Método de controle de conversor trifásico, caracterizado pelo fato de que é para controlar um conversor trifásico acoplado entre um sistema de corrente contínua e um sistema de corrente alternada, o método compreendendo: obter correntes trifásicas ia, ib, e ic no conversor trifásico; receber, respectivamente, por um primeiro regulador de corrente (Ga), um segundo regulador de corrente (Gb), e um terceiro regulador de corrente (Gc) de um circuito de amortecimento ativo, ia, ib, e ic em uma correspondência umpara-um; regular, por Ga, Gb, e Gc do circuito de amortecimento ativo, ia, ib, e ic, respectivamente, utilizando as funções de regulação mutuamente independentes de obter os componentes de regulação v’a, v’b, e v’c que estão em uma correspondência um-para-um com ia, ib, e ic; obter, pelo circuito de amortecimento ativo, um componente de regulação de sequência zero v0 através de cálculo de acordo com os componentes de regulação, v’a, v’b, e v’c; separadamente, pelo circuito de amortecimento ativo, sobrepor v0 às ondas moduladas trifásicas va, vb, e vc, para obter novas ondas moduladas trifásicas v a_mod, vb_mod, e vc_mod; modular v a_mod, vb_mod e vc_mod com um sinal de portadora do conversor trifásico, e emitir sinais de acionamento de dispositivos de comutação do conversor trifásico.

13. Método de controle de conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que obter v0 compreende calcular uma média de v’a, v’b e v’c para obter v0.

14. Método de controle de conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que obter v0 compreende calcular uma média ponderada de v’a, v’b e v’c para obter v0.

15. Método de controle de conversor trifásico, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que obter v0 compreende calcular uma média ponderada de v’a, v’b e v’c para obter v0, em que uma fórmula de cálculo é:

e em que k1, k2 e k3 são coeficientes de ponderação trifásicos.