CN105720847A - 一种三相电压直流分量控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种三相电压直流分量控制方法及系统。该方法包括：根据检测结果，计算三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系；以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量间的误差U_a、U_b及U_c；计算误差U_a、U_b及U_c与U_ab、U_bc及U_ca的关系；及当电路闭环时，将误差U_b及U_c作为反馈电压对U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制，解决三相间电压相互干扰的问题。

Description

一种三相电压直流分量控制方法及系统

技术领域

本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种三相电压直流分量控制方法及系统。

背景技术

三相三线制逆变器输出电压中，由于功率器件上下管的导通压降不一致和占空比损失不一致等原因，难免会出现相对于母线中点的电压直流分量。当逆变器的三相输出电压直流分量不一致且负载是变压器、电感、电机等感性负载时，会在负载上出现磁积累(偏磁)现象，导致负载正负半周电流不对称，甚至在负载磁饱和后出现逆变器过流保护或者烧毁负载的严重后果。

为解决上述问题，需要对三相三线制逆变器输出电压直流分量进行控制，现有通常采用检测三相输出线电压直流分量及检测三相输出电流直流分量来间接控制三相输出相电压等两种方法。

其中，通过检测三相输出线电压直流分量来间接控制三相输出相电压直流分量，如图1a所示。

三相输出线电压直流分量与三相输出相电压直流分量的关系如下：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{ab}={U^{*}}_a-{U^{*}}_b\\ U_{bc}={U^{*}}_b-{U^{*}}_c\\ U_{ca}={U^{*}}_c-{U^{*}}_a\end{array}\right.$

由于上面方程组对应的关系矩阵不可逆，无法得出根据三相输出线电压直流分量对三相输出相电压直流分量进行调整的明确数学关系，只能根据该方程组粗略得出反馈电压量，其大致数学关系如下：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_a=U_{ab}-U_{ca}\\ U_b=U_{bc}-U_{ab}\\ U_c=U_{ca}-U_{bc}\end{array}\right.$

U_a+U_b+U_c＝(U_ab-U_ca)+(U_bc-U_ab)+(U_ca-U_bc)＝0

然而，采用该方案的缺点是：检测电路需要从几百伏特的交流电压中分离出不到1伏特的直流电压信号来，低通滤波器的设计难度很大，时间常数也很大，动态响应能力很差；此外，通过上述方程组只能得出三相输出线电压与三相输出相电压之间的粗略数学关系，闭环补偿后会出现三相电压直流分量间相互干扰，最终导致某一相的控制器趋于饱和的现象。

此外，通过检测三相输出电流直流分量来间接控制三相输出相电压直流分量，如图1b所示。

三相输出电流直流分量与三相输出相电压直流分量的数学关系的方法为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_a=(2{U^{*}}_a-{U^{*}}_b-{U^{*}}_c)\frac{1}{Z_m}\\ I_b=(2{U^{*}}_b-{U^{*}}_c-{U^{*}}_a)\frac{1}{Z_m}\\ I_c=(2{U^{*}}_c-{U^{*}}_a-{U^{*}}_b)\frac{1}{Z_m}\end{array}\right.$

由于上面方程组对应的关系矩阵不可逆，无法得出根据三相输出电流直流分量对三相输出相电压直流分量进行调整的明确数学关系，只能根据该方程组粗略得出反馈电压量，其大致数学关系如下：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_a=2I_a-I_b-I_c\\ U_b=2I_b-I_a-I_c\\ U_c=2I_c-I_b-I_a\end{array}\right.$

由于通过上述方程组只能得出三相输出电流与三相输出相电压之间的粗略数学关系，因此闭环补偿后会出现三相电压直流分量间相互干扰，最终导致某一相的控制器趋于饱和的现象。

由此可知，现有的采用检测三相输出线电压直流分量及检测三相输出电流直流分量来间接控制三相输出相电压等两种方法都无法确定检测量与反馈量的准确数学关系，因此闭环补偿后出现三相电压直流分量间相互干扰，并最终导致某一相的控制器趋于饱和的现象，甚至出现逆变器过流保护或者烧毁负载的严重后果。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供的一种三相电压直流分量控制方法及系统，以解决电路闭环补偿后出现三相电压直流分量间不相等带来的相互干扰，最终导致三相电路不安全的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种三相电压直流分量控制方法，该方法包括：

检测三相三线制逆变器的三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c；

计算三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系；

以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0；

计算三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca的关系或者三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c的关系；及

当电路闭环时，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压对输出相电压直流分量U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制。

第二方面，本发明实施例提供了一种三相电压直流分量控制系统，包括：

检测模块，用于检测三相三线制逆变器的三相输出线电压直流分量U_ab,bc,ca或者三相输出电流直流分量I_a,b,c；

检测模块，用于检测三相三线制逆变器的三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c；

计算模块，用于计算三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系；

以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0；

计算三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca的关系或者三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c的关系；及

补偿模块，用于当电路闭环时，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压对输出相电压直流分量U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制。

综上所述，本发明技术方案可实现对三相电压直流分量的控制，使得三相间的电压直流分量为零，三相电压直流分量间不会相互干扰，也不会出现负载的直流磁积累现象，因此提高了三相电路的安全性。

附图说明

图1a是现有技术的通过检测三相输出线电压直流分量来间接控制三相输出相电压直流分量的原理框图。

图1b是现有技术的通过检测三相输出电流直流分量来间接控制三相输出相电压直流分量原理框图。

图2a是本发明实施例一提供的一种三相电压直流分量控制方法的流程图。

图2b是本发明实施例一提供的一种三相电压直流分量控制方法的原理框图。

图3a是本发明实施例二提供的一种三相电压直流分量控制方法的流程图。

图3b是本发明实施例二提供的一种三相电压直流分量控制方法的原理框图。

图4是本发明实施例三提供的一种三相电压直流分量控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明具体实施例作详细的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

实施例一

如图2a所示，本发明实施例一提供的一种三相电压直流分量控制方法，该方法可根据图2b所示的原理框图实现，该方法具体可包括以下步骤：

S210、检测三相三线制逆变器20的三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca。

具体的，通过电压检测模块22检测三相三线制逆变器20的三相输出线电压直流分量U_ab，U_bc及U_ca。

S220、计算三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系。

依据图2b的原理图可确定并计算，其关系如下：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{ab}={U^{*}}_a-{U^{*}}_b\\ U_{bc}={U^{*}}_b-{U^{*}}_c\\ U_{ca}={U^{*}}_c-{U^{*}}_a\end{array}\right.$ 公式(1a)。

S230、以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0。

具体的，在本实施例中，以三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c中的任意一相输出相电压直流分量作为三相输出相电压直流分量的基准，为了方便说明，现以U^* _a作为三相输出相电压直流分量的基准进行说明，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c相对于相电压直流分量U^* _a的误差。

其中，所述三相输出相电压直流分量间的误差分别为U_a，U_b及U_c。

其计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_a={U^{*}}_a-{U^{*}}_a\\ U_b={U^{*}}_b-{U^{*}}_a\\ U_c={U^{*}}_c-{U^{*}}_a\end{array}\right.$ 公式(2a)

由上可知，以U^* _a为三相输出相电压直流分量的基准，因此U^* _a与自身比较，其电压误差为零，即U_a＝0；误差U_b是相电压U^* _b相对相电压U^* _a的误差；误差U_c是相电压U^* _c相对相电压U^* _a的误差。所述U_a，U_b及U_c的反映了三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c相对相电压直流分量U^* _a的偏移量。

S240、计算三相输出相电压直流分量间的误差U_a，U_b及U_c与三相输出线电压的直流分量U_ab、U_bc及U_ca的关系。

具体的，将公式(2a)代入公式(1a)，可计算出U_a，U_b及U_c与三相输出线电压的直流分量U_ab、U_bc及U_ca间的关系如下：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{ab}={U^{*}}_a-{U^{*}}_b=-U_b\\ U_{bc}={U^{*}}_b-{U^{*}}_c={U^{*}}_b-{U^{*}}_c+{U^{*}}_a-{U^{*}}_a=U_b-U_c\\ U_{ca}={U^{*}}_c-{U^{*}}_a=U_c\end{array}\right.$ 公式(3a)

再由公式(3)可推导得到：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_a=0\\ U_b=-U_{ab}\\ U_c=U_{ca}\end{array}\right.$ 公式(4a)

由上可知，U_a＝0；误差U_b与三相线电压直流分量-U_ab相等；误差U_c与三相线电压直流分量U_ca相等。所述步骤S240的计算过程由处理模块23实现。

S250、当电路闭环时，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压对输出相电压直流分量U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制。

具体的，在图2b中，

当电路闭环时，设U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的直流分量的给定值U_Rb＝U_Rc＝0，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压；将反馈电压U_b及U_c送入减法器24，所述减法器24计算电压误差U_Eb＝U_Rb-U_b，U_Ec＝U_Rc-U_c，所述U_Eb和U_Ec通过控制器25调整后得到输出相电压直流分量的补偿量U_Cb和U_Cc；及所述补偿量U_Cb和U_Cc经过加法器26叠加到噪声U_Nb和U_Nc上作为三相三线逆变器的输入以实现对和的补偿。最终实现在三相三线制逆变器20的输入端三相输入信号一样，即U_Na＝U_Nb+U_Cb＝U_Nc+U_Cc。如此一来，在反馈电压的补偿后，所述三相三线制逆变器20的三相输出相电压直流分量及也分别相等，即因此三相间电压直流分量为零，从而实现对三相电压直流分量的控制。

由上述技术方案可知，本发明实施例的技术方案通过检测三相三线制逆变器的三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca；计算三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系；以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0；计算三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca的关系；及当电路闭环时，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压对输出相电压直流分量U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制。由于采用本实施例的技术方案可实现对三相电压直流分量的控制，使得三相间的电压直流分量为零，三相电压直流分量间不会相互干扰，也不会出现负载的直流磁积累现象，因此提高了三相电路的安全性。

实施例二

如图3a所示，本发明实施例一提供的一种三相电压直流分量控制方法，该方法可根据图3b所示的原理框图实现，该方法具体可包括以下步骤：

S310、检测三相三线制逆变器30的三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c。

具体的，通过电流检测模块31检测三相三线制逆变器30的三相输出电流直流分量I_a，I_b及I_c。

S320、计算三相输出电流直流分量I_a,b,c与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系。

依据图3b的原理图可确定并计算，其关系如下：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_a=(2{U^{*}}_a-{U^{*}}_b-{U^{*}}_c)\frac{1}{Z_m}\\ I_b=(2{U^{*}}_b-{U^{*}}_c-{U^{*}}_a)\frac{1}{Z_m}\\ I_c=(2{U^{*}}_c-{U^{*}}_a-{U^{*}}_b)\frac{1}{Z_m}\end{array}\right.$ 公式(1b)

其中，Z_m是感性负载32的阻抗值。

S330、以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0。

具体的，以三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c中的任意一相输出相电压直流分量作为三相输出相电压直流分量的基准，在本实施例中，为了方便说明，现以U^* _a作为三相输出相电压直流分量为基准进行说明，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c相对于相电压直流分量U^* _a的误差，即U_a、U_b及U_c。所述U_a、U_b及U_c的反映了三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c相对相电压直流分量U^* _a的偏移量。

其中，所述三相输出相电压直流分量间的误差分别为U_a，U_b，U_c。

其计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_a={U^{*}}_a-{U^{*}}_a\\ U_b={U^{*}}_b-{U^{*}}_a\\ U_c={U^{*}}_c-{U^{*}}_a\end{array}\right.$ 公式(2b)

由上可知，以U^* _a为三相输出相电压直流分量的基准，因此U_a＝0；误差U_b是相电压U^* _b相对相电压U^* _a的误差；误差U_c是相电压U^* _c相对相电压U^* _a的误差。所述U_a、U_b及U_c的反映了三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c相对相电压直流分量U^* _a的偏移量。

S340、计算三相输出相电压直流分量间的误差U_a、U_b及U_c与三相输出电流的直流分量I_a、I_b及I_c的关系。

具体的，将公式(2)代入公式(1)，可计算出U_a、U_b及U_c与三相输出电流的直流分量I_a、I_b及I_c间的关系如下：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_a=(2{U^{*}}_a-{U^{*}}_b-{U^{*}}_c)\frac{1}{Z_m}=\[-({U^{*}}_b-{U^{*}}_a)-({U^{*}}_c-{U^{*}}_a)\]\frac{1}{Z_m}=(-U_b-U_c)\frac{1}{Z_m}\\ I_b=(2{U^{*}}_b-{U^{*}}_c-{U^{*}}_a)\frac{1}{Z_m}=\[(2{U^{*}}_b-2{U^{*}}_a)-({U^{*}}_c-{U^{*}}_a)\]\frac{1}{Z_m}=(2U_b-U_c)\frac{1}{Z_m}\\ I_c=(2{U^{*}}_c-{U^{*}}_a-{U^{*}}_b)\frac{1}{Z_m}=\[(2{U^{*}}_c-2{U^{*}}_a)-({U^{*}}_b-{U^{*}}_a)\]\frac{1}{Z_m}=(2U_c-U_b)\frac{1}{Z_m}\end{array}\right.$ 公式(3b)

再由公式(3)可推导得到：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_a=0\\ U_b=\frac{Z_m}{3}(I_b-I_a)=\frac{Z_m}{3}(2I_b+I_c)\∝(2I_b+I_c)\\ U_c=\frac{Z_m}{3}(I_c-I_a)=\frac{Z_m}{3}(2I_c+I_b)\∝(2I_c+I_b)\end{array}\right.$ 公式(4b)

由上可知，所述步骤S340的计算过程由处理模块33实现。

S350、当电路闭环时，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压对输出相电压直流分量U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制。

具体的，在图3b中，当电路闭环时，设U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的直流分量的给定值U_Rb＝U_Rc＝0，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压；将反馈电压U_b及U_c送入减法器34，所述减法器34计算电压误差U_Eb＝U_Rb-U_b，U_Ec＝U_Rc-U_c，所述U_Eb和U_Ec通过控制器35调整后得到输出相电压直流分量的补偿量U_Cb和U_Cc；及所述补偿量U_Cb和U_Cc经过加法器36叠加到噪声U_Nb和U_Nc上作为三相三线逆变器的输入以实现对和的补偿。最终实现在三相三线制逆变器20的输入端三相输入信号一样，即U_Na＝U_Nb+U_Cb＝U_Nc+U_Cc。如此一来，在反馈电压的补偿后，所述三相三线制逆变器30的三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c也分别相等，即因此实现三相间电压直流分量为零。

由上述技术方案可知，本发明实施例的技术方案通过检测三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c；计算三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系；以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0；计算三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c的关系；及当电路闭环时，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压对输出相电压直流分量U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制。由于采用本实施例的技术方案可实现对三相电压直流分量的控制，使得三相间的电压直流分量为零，三相电压直流分量间不会相互干扰，也不会出现负载的直流磁积累现象，因此提高了三相电路的安全性。

实施例三

在本发明任意实施例技术方案的基础上，如图4所示，提供一种三相电压直流分量控制系统4。所述控制系统4包括：检测模块40，计算模块41，和补偿模块42。其中，

所述检测模块40，用于检测三相三线制逆变器的三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c。

具体的，可通过分别检测三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c两种方法来间接控制三相电压直流分量。

所述计算模块41，用于计算三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系。

其中，三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系可参考实施例一中公式(1a)及与实施例二中公式(1b)。

所述计算模块41，还用于以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0。

具体的，以三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c中的任意一相输出相电压直流分量作为三相输出相电压直流分量的基准，在本实施例中，为了方便说明，现以U^* _a作为三相输出相电压直流分量为基准进行说明，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c相对于相电压直流分量U^* _a的误差。所述U_a、U_b及U_c的反映了三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c相对相电压直流分量U^* _a的偏移量。

示例性的，计算三相输出相电压直流分量间的误差U_a、U_b及U_c可参考实施例一中公式(2a)与实施例二中公式(2b)。

所述计算模块41，还用于计算三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca的关系或者三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c的关系。

示例性的，计算三相输出相电压直流分量间的误差U_a、U_b及U_c可参考实施例一中公式(3a)及公式(4a)与实施例二中公式(3b)及公式(4b)。

所述补偿模块42，用于当电路闭环时，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压对输出相电压直流分量U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制。

具体的，其补偿过程如下：

当电路闭环时，设U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的直流分量的给定值U_Rb＝U_Rc＝0，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压；

将反馈电压U_b及U_c送入减法器，所述减法器计算电压误差U_Eb＝U_Rb-U_b，U_Ec＝U_Rc-U_c，所述U_Eb和U_Ec通过控制器调整后得到输出相电压直流分量的补偿量U_Cb和U_Cc；及

所述补偿量U_Cb和U_Cc经过加法器叠加到噪声U_Nb和U_Nc上作为三相三线逆变器的输入以实现对和的补偿。

由于采用本实施例的技术方案可实现对三相电压直流分量的控制，使得三相间的电压直流分量为零，三相电压直流分量间不会相互干扰，也不会出现负载的直流磁积累现象，因此提高三相电路的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明在具体实施方式上可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、明显变型等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三相电压直流分量控制方法，其特征在于，包括：

检测三相三线制逆变器的三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c；

计算三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系；

以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0；

计算三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca的关系或者三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c的关系；及

当电路闭环时，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压对输出相电压直流分量U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系，具体为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{ab}={U^{*}}_a-{U^{*}}_b\\ U_{bc}={U^{*}}_b-{U^{*}}_c\\ U_{ca}={U^{*}}_c-{U^{*}}_a\end{array}\right.$ 或 $\left\{\begin{array}{c}{I}_a=(2{U^{*}}_a-{U^{*}}_b-{U^{*}}_c)\frac{1}{Z_m}\\ I_b=(2{U^{*}}_b-{U^{*}}_c-{U^{*}}_a)\frac{1}{Z_m}\\ I_c=(2{U^{*}}_c-{U^{*}}_a-{U^{*}}_b)\frac{1}{Z_m}\end{array}\right.;$

其中，Z_m为感性负载的阻抗值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0，具体为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_a={U^{*}}_a-{U^{*}}_a\\ U_b={U^{*}}_b-{U^{*}}_a\\ U_c={U^{*}}_c-{U^{*}}_a\end{array}\right..$

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算U_a、U_b及U_c与三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca关系或者U_a、U_b及U_c与三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c的关系，具体为：

由 $\left\{\begin{array}{c}{U}_{ab}={U^{*}}_a-{U^{*}}_b=-U_b\\ U_{bc}={U^{*}}_b-{U^{*}}_c={U^{*}}_b-{U^{*}}_c+{U^{*}}_a-{U^{*}}_a=U_b-U_c\\ U_{ca}={U^{*}}_c-{U^{*}}_a=U_c\end{array}\right.$ 推导得到 $\left\{\begin{array}{c}{U}_a=0\\ U_b=-U_{ab}\\ U_c=U_{ca}\end{array}\right.;$ 或

由 $\left\{\begin{array}{c}{I}_a=\left(2{U^{*}}_a-{U^{*}}_b-{U^{*}}_c\right)\frac{1}{Z_m}=\[-\left({U^{*}}_b-{U^{*}}_a\right)-\left({U^{*}}_c-{U^{*}}_a\right)\]\frac{1}{Z_m}=\left(-U_b-U_c\right)\frac{1}{Z_m}\\ I_b=\left(2{U^{*}}_b-{U^{*}}_c-{U^{*}}_a\right)\frac{1}{Z_m}=\[\left(2{U^{*}}_b-2{U^{*}}_a\right)-\left({U^{*}}_c-{U^{*}}_a\right)\]\frac{1}{Z_m}=\left(2U_b-U_c\right)\frac{1}{Z_m}\\ I_c=\left(2{U^{*}}_c-{U^{*}}_a-{U^{*}}_b\right)\frac{1}{Z_m}=\[\left(2{U^{*}}_c-2{U^{*}}_a\right)-\left({U^{*}}_b-{U^{*}}_a\right)\]\frac{1}{Z_m}=\left(2U_c-U_b\right)\frac{1}{Z_m}\end{array}\right.$ 推导得到 $\left\{\begin{array}{c}{U}_a=0\\ U_b=\frac{Z_m}{3}(I_b-I_a)=\frac{Z_m}{3}(2I_b+I_c)\∝(2I_b+I_c)\\ U_c=\frac{Z_m}{3}(I_c-I_a)=\frac{Z_m}{3}(2I_c+I_b)\∝(2I_c+I_b)\end{array}\right..$

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当电路闭环时，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压对输出相电压直流分量U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制，具体包括：

当电路闭环时，设U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的直流分量的给定值U_Rb＝U_Rc＝0，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压；

将反馈电压U_b及U_c送入减法器，所述减法器计算电压误差U_Eb＝U_Rb-U_b，U_Ec＝U_Rc-U_c，所述U_Eb和U_Ec通过控制器调整后得到输出相电压直流分量的补偿量U_Cb和U_Cc；及

所述补偿量U_Cb和U_Cc经过加法器叠加到噪声U_Nb和U_Nc上作为三相三线逆变器的输入以实现对和的补偿。

6.一种三相电压直流分量控制系统，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测三相三线制逆变器的三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c；

计算模块，用于计算三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系；

以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0；

计算三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca的关系或者三相输出相电压直流分量间误差U_a、U_b及U_c与三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c的关系；及

补偿模块，用于当电路闭环时，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压对输出相电压直流分量U^* _b及U^* _c进行闭环补偿，使得U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的误差为零，从而实现对三相电压直流分量的控制。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算模块具体用于：计算三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系或者三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c与三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c的关系，具体为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{ab}={U^{*}}_a-{U^{*}}_b\\ U_{bc}={U^{*}}_b-{U^{*}}_c\\ U_{ca}={U^{*}}_c-{U^{*}}_a\end{array}\right.$ 或 $\left\{\begin{array}{c}{I}_a=(2{U^{*}}_a-{U^{*}}_b-{U^{*}}_c)\frac{1}{Z_m}\\ I_b=(2{U^{*}}_b-{U^{*}}_c-{U^{*}}_a)\frac{1}{Z_m}\\ I_c=(2{U^{*}}_c-{U^{*}}_a-{U^{*}}_b)\frac{1}{Z_m}\end{array}\right.;$

其中，Z_m为感性负载的阻抗值。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算模块具体用于：以一相输出相电压直流分量U^* _a作为基准，计算三相输出相电压直流分量U^* _a、U^* _b及U^* _c间的误差U_a、U_b及U_c，其中U_a＝0，具体为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_a={U^{*}}_a-{U^{*}}_a\\ U_b={U^{*}}_b-{U^{*}}_a\\ U_c={U^{*}}_c-{U^{*}}_a\end{array}\right..$

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算模块具体用于：计算U_a、U_b及U_c与三相输出线电压直流分量U_ab、U_bc及U_ca关系或者U_a、U_b及U_c与三相输出电流直流分量I_a、I_b及I_c的关系，具体为：

由 $\left\{\begin{array}{c}{U}_{ab}={U^{*}}_a-{U^{*}}_b=-U_b\\ U_{bc}={U^{*}}_b-{U^{*}}_c={U^{*}}_b-{U^{*}}_c+{U^{*}}_a-{U^{*}}_a=U_b-U_c\\ U_{ca}={U^{*}}_c-{U^{*}}_a=U_c\end{array}\right.$ 推导得到 $\left\{\begin{array}{c}{U}_a=0\\ U_b=-U_{ab}\\ U_c=U_{ca}\end{array}\right.;$ 或

由 $\left\{\begin{array}{c}{I}_a=\left(2{U^{*}}_a-{U^{*}}_b-{U^{*}}_c\right)\frac{1}{Z_m}=\[-\left({U^{*}}_b-{U^{*}}_a\right)-\left({U^{*}}_c-{U^{*}}_a\right)\]\frac{1}{Z_m}=\left(-U_b-U_c\right)\frac{1}{Z_m}\\ I_b=\left(2{U^{*}}_b-{U^{*}}_c-{U^{*}}_a\right)\frac{1}{Z_m}=\[\left(2{U^{*}}_b-2{U^{*}}_a\right)-\left({U^{*}}_c-{U^{*}}_a\right)\]\frac{1}{Z_m}=\left(2U_b-U_c\right)\frac{1}{Z_m}\\ I_c=\left(2{U^{*}}_c-{U^{*}}_a-{U^{*}}_b\right)\frac{1}{Z_m}=\[\left(2{U^{*}}_c-2{U^{*}}_a\right)-\left({U^{*}}_b-{U^{*}}_a\right)\]\frac{1}{Z_m}=\left(2U_c-U_b\right)\frac{1}{Z_m}\end{array}\right.$ 推导得到 $\left\{\begin{array}{c}{U}_a=0\\ U_b=\frac{Z_m}{3}(I_b-I_a)=\frac{Z_m}{3}(2I_b+I_c)\∝(2I_b+I_c)\\ U_c=\frac{Z_m}{3}(I_c-I_a)=\frac{Z_m}{3}(2I_c+I_b)\∝(2I_c+I_b)\end{array}\right..$

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述补偿模块具体用于：

当电路闭环时，设U^* _b及U^* _c相对于U^* _a的直流分量的给定值U_Rb＝U_Rc＝0，将输出相电压直流分量间的误差U_b及U_c作为反馈电压；

将反馈电压U_b及U_c送入减法器，所述减法器计算电压误差U_Eb＝U_Rb-U_b，U_Ec＝U_Rc-U_c，所述U_Eb和U_Ec通过控制器调整后得到输出相电压直流分量的补偿量U_Cb和U_Cc；及

所述补偿量U_Cb和U_Cc经过加法器叠加到噪声U_Nb和U_Nc上作为三相三线逆变器的输入以实现对和的补偿。