CN115940680A - 一种三相变流器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种变流器，用于连接在直流系统和交流系统之间进行直流和交流的相互变换，其特征在于，所述三相变流器包括基于多电平输入转换为三相交流电并输出三相电流ia、ib和ic的三相滤波器和有源阻尼单元，其中，所述三相滤波器用于将所述多电平转变为所述交流系统的交流电。有源阻尼单元用于根据三相电流获取新的三相调制波，并将新的三相调制波传输给调制单元。调制单元用于将新的三相调制波调制为开关网络的驱动信号，以驱动开关网络进行工作。

Description

一种三相变流器及其控制方法
技术领域
本发明涉及能源供电领域，尤其涉及一种三相变流器及其控制方法。
背景技术
随着经济社会的发展，能源危机逐步凸显以及全球环境的逐渐恶化，发展和使用清洁替代能源已成为的能源行业的重要目标。伴随新能源发电、储能以及新能源汽车产业的不断发展，作为核心能源控制装置的变流器成为清洁能源应用的关键因素之一，其中变流器是实现可再生能源—太阳能光伏能源向电网传递的必不可少单元。
在众多种类的变流器中，三相变流器是应用最为广泛的变流器之一，用于连接三相交流电力系统以及直流电力系统并实现两个系统之间能量传递。根据能量流向的不同又区分为整流和逆变两种工作状况，其中能量从直流系统传递到交流系统被称为逆变，而从交流系统传递到直流系统称为整流。
因此，大部分应用场景下，整流和逆变均可采用同样的系统来实现，其典型系统结构如图1所示，三相变流器连接在直流系统和交流直通之间，其包括开关网络、滤波器以及对开关网络进行控制的控制器。
对于三相逆变器来说，转换效率和电能质量是三相变流器的两个关键技术指标，而调制方式直接影响着开关器件的通断状态，因此是影响其转换效率和电能质量的关键因素之一。
常用的调制方式为脉冲宽度调制PWM，即对开关网络中各器件的驱动脉冲的宽度进行控制。最直接的实现形式为将载波与调制波进行比较，以比较结果来控制开关器件的通断状态。
PWM又可以分为连续脉冲宽度调制CPWM和不连续脉冲宽度调制DPWM，其中CPWM是指在每个开关周期内每相桥臂总有一个开关动作，常见的方式有正弦脉宽调制SPWM，空间矢量脉宽调制SVPWM和三次谐波注入脉宽调制THIPWM；DPWM是指在一定的开关时期内，变流器的某相桥臂被钳位在正直流母线或者负直流母线，在该钳位时间内，该相开关器件常通或常断，没有开关动作。常见的DPWM调制包括DPWM0，DPWM1，DPWM2，DPWM3，DPWMMAX，DPWMMIN和GDPWM等方式。
和CPWM相比，DPWM的开关次数更少，因此开关损耗较小，由此带来的益处即是能够提高变流器的效率。
在具体实现上，DPWM调制波可以通过在CPWM调制波上叠加等效共模分量来实现。例如，将一个工频周期(50Hz)内的DPWM调制波形与SPWM调制波形进行对比，如图2所示，两调制波之差即是图2中所示共模信号波形。
由于DPWM的调制波可以等效于SPWM与共模信号之和，因此DPWM的输出特性受到SPWM输出特性与共模信号输出特性的共同影响，会在变流器桥臂端口形成额外的共模电压源，该共模电压源与系统中的共模回路相互作用，会影响系统性能。
如图3所示，典型的三电平加LCL滤波器变流器通常为了降低变流器传递至交流系统中的共模电流，会将LCL滤波器的电容中点抽回至直流母线电容中点，从而形成新的共模回路，相当于对变流器产生的共模电流进行了分流，使得大部分共模电流都通过LCL滤波器抽回回路引回至变流器直流侧。但在抽回回路中存在电感与电容的串联，存在自然串联谐振频率，若该频率与因DPWM调制而产生的共模电压源频率范围重叠，则会产生串联谐振，引起共模电流的大幅震荡，从而影响系统稳定性。
发明内容
本发明实施例提供了一种三相变流器及其控制方法，用于减少三相变流器中的共模电流，从而有效提高变流器的稳定性以及效率。
第一方面，提供了一种三相变流器，用于连接在直流系统和交流系统之间进行直流和交流的相互变换，所述三相变流器包括开关网络、连接开关网络的三相滤波器、连接所述三相滤波器的采样单元、连接所述三相采样单元的控制单元、同时连接所述控制单元和采样单元的有源阻尼单元和连接在所述有源阻尼单元以及开关网络之间的调制单元；所述采样单元用于获取三相滤波器输出的三相电流ia、ib和ic，并将所述三相电流ia、ib和ic发送给所述有源阻尼单元；所述有源阻尼单元用于根据所述三相电流ia，ib和ic，获取与所述三相电流ia，ib和ic一一对应的调节分量v’a、v’b以及v’c，再根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c获取零序调节分量v0，并将所述零序调节分量v0与所述控制单元输出的三相调制波va、vb、vc分别相加，得到新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod，并将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod传输给所述调制单元；所述调制单元用于将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod调制为开关网络的驱动信号，以驱动所述开关网络进行工作。
结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，所述有源阻尼单元包括电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc分别一一对应接收所述三相电流ia，ib和ic，并分别通过各自独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行调节获得与所述三相电流ia，ib和ic一一对应的调节分量v’a、v’b以及v’c。
结合第一方面或第一方面的第一种实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，所述有源阻尼单元还包括零序调节分量计算器，所述零序调节分量计算器接收所述电流调节器Ga、电流调节器Gb、电流调节器Gc分别输出的调节分量v’a、v’b以及v’c，并计算所述调节分量v’a、v’b以及v’c的平均数或者加权平均数，所述平均数或加权平均数的结果等于所述零序调节分量v0。
结合第一方面或第一方面的第一种实现方式或第一方面的第二种实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为比例积分(PI)调节器，所述PI调节器的调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000031
其中，kp为比例系数，ki为积分系数，s为用复数来表示输入信号的频率和相位的复频率。
结合第一方面或第一方面的上述三种实现方式中任一种实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为比例谐振(PR)调节器，所述PR调节器的调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000032
其中，G为输出电压与输入电流的比值，例如，G＝v’a/ia；此外，kp、kr均为比例常数，其中kp为比例系数，kr为谐振系数，ω0为所述变流器电路的谐振频率，s为用复数来表示输入信号的频率和相位的复频率。
结合第一方面或第一方面的上述四种实现方式中任一种实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为微分调节器，所述微分调节器的调节函数G为：
G＝Ks；
其中，K为比例系数，s为复频率。
结合第一方面或第一方面的上述五种实现方式中任一种实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为高通滤波器，所述高通滤波器的调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000033
其中，K为比例系数，ωHF为截止频率，s为复频率。
结合第一方面或第一方面的上述六种实现方式中任一种实现方式，在第一方面的第七种实现方式中，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为超前滞后调节器，所述超前滞后调节器的调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000041
其中，K为比例系数，ωmax为最大相移频率，kf为调节系数，s为复频率。
结合第一方面或第一方面的上述七种实现方式中任一种实现方式，在第一方面的第八种实现方式中，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为二阶广义积分调节器，所述二阶广义积分调节器的调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000042
其中，ω1为谐振频率，k为阻尼系数，s为复频率。
结合第一方面或第一方面的上述八种实现方式中任一种实现方式，在第一方面的第九种实现方式中，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为零极点配置调节器，所述零极点配置调节器的调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000043
其中，K为比例系数，z1、z2…zm为零点，p1、p2…pn为极点，s为复频率。
结合第一方面或第一方面的上述九种实现方式中任一种实现方式，在第一方面的第十种实现方式中，所述开关网络包括第一分压电容C1、第二分压电容C2、第一开关组合Sa、第二开关组合Sb以及第三开关组合Sc；所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2相互串联在所述直流电源的正负极之间，用于对所述直流电源进行分压；所述第一开关组合Sa、第二开关组合Sb以及第三开关组合Sc相互并联在所述直流电源的正负极之间；
所述所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合与所述第一开关组合Sa、第二开关组合Sb以及第三开关组合Sc之间并联连接。
结合第一方面或第一方面的上述十种实现方式中任一种实现方式，在第一方面的第十一种实现方式中，所述第一开关组合Sa包括分别连接所述直流电源正负两端的第一连接端Sa1和第二连接端Sa2、共同与所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点连接的第三连接端Sa3以及与所述三相滤波器的一输入端连接的第四连接端Sa4；所述第二开关组合Sb包括分别连接所述直流电源正负两端的第一连接端Sb1和第二连接端Sb2、共同与所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点连接的第三连接端Sb3以及分别与所述三相滤波器的三个输入端连接的第四连接端Sb4；所述第三开关组合Sc包括包括分别连接所述直流电源正负两端的第一连接端Sc1和第二连接端Sc2、共同与所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点连接的第三连接端Sc3以及分别与所述三相滤波器的三个输入端连接的第四连接端Sc4；所述三个开关组合的第三连接端Sa3、Sb3、Sc3分别连接所述三相滤波器202的三个输入端；所述第四连接端Sa4、Sb4、Sc4可择性地与自身所属开关组合中的第一、二以及三连接端中的任一进行导通连接或断开连接，以实现直流与交流之间的变换。
第二方面提供了一种三相变流器的控制方法，用于控制连接在直流系统和交流系统之间的三相变流器进行直流和交流的相互变换，所述方法包括：步骤101、获取三相变流器中的三相电流ia，ib和ic，并将所述三相电流ia，ib和ic分别一一输入对应的电流调节器Ga、Gb以及Gc，得到调节分量v’a、v’b以及v’c；步骤102、根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c，计算获得零序调节分量v0；步骤103、将所述零序调节分量v0与三相调制波va、vb、vc分别相加，得到新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod；步骤104、将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod与所述三相变流器的载波信号进行比较输出与所述三相变流器的开关器件的驱动信号。
结合第二方面，在第二方面的第一种实现方式中，所述根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c，计算获得零序调节分量v0，包括：
计算所述调节分量v’a、v’b以及v’c的平均数或者加权平均数，所述平均数或加权平均数的结果等于所述零序调节分量v0。
结合第二方面或第二方面的第一种实现方式，在第二方面的第二种实现方式中，所述根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c，计算获得零序调节分量v0，包括：
计算所述调节分量v’a、v’b、v’c的加权平均数获得获得零序调节分量v0，中所述计算公式为：
所述零序调节分量
Figure BDA0003382764390000051
其中k1，k2，k3为三相加权系数。
第三方面提供了一种光伏系统，包括光伏电池板以及连接在光伏电池板与交流电网之间的三相变流器，所述三相变流用于根据所述三相变流器中的三相电流ia，ib和ic获得到调节分量v’a、v’b以及v’c，所述三相变流器根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c，计算获得零序调节分量v0，再将所述零序调节分量v0与三相调制波va、vb、vc分别相加，得到新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod，最后将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod与所述三相变流器的载波信号进行比较输出与所述三相变流器的开关器件的驱动信号，以将所述光伏电池板输出的直流电转变为交流电来输入所述交流电网。
第四方面提供了一种电动车动力系统，包括直流电源、电动机以及连接在所述直流电源与电动机之间的三相变流器，所述三相变流器包括电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc以及零序调节分量计算器；所述三相变流用于将所述三相变流器中的三相电流ia，ib和ic一一对应地输入所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc，以分别获得到对应的调节分量v’a、v’b以及v’c；所述零序调节分量计算器接收所述电流调节器Ga、电流调节器Gb、电流调节器Gc分别输出的调节分量v’a、v’b以及v’c，并计算所述调节分量v’a、v’b以及v’c的平均数或者加权平均数，所述平均数或加权平均数的结果等于所述零序调节分量v0。所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc分别一一对应接收所述三相电流ia，ib和ic，并分别通过各自独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行调节获得与所述三相电流ia，ib和ic一一对应的调节分量v’a、v’b以及v’c；所述三相变流器将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod与所述三相变流器的载波信号进行比较输出与所述三相变流器的开关器件的驱动信号，以将所述直流电源输出的直流电转变为交流电来输入所述电动机。
上述三相变流器在直接使用所述控制单元生的三相调制波控制所述开关网络的开关管会产生较大共模电流的情况下，所述有源阻尼单元根据三相滤波器中三相电流中各相电流的不同情况，分别确定各相电路的调节分量，再将所述各相电路的调节分量分别与控制单元产生的三相调制波叠加产生修正后的三相调制波，然后使用修正后的三相调制波对开关网络的开关管进行控制以减少所述三相变流器的共模电流。
附图说明
图1为现有技术中三相变流器结构示意图。
图2为现有技术中DPWM调制波和CPWM调制波的波形比对图。
图3为现有技术中LCL滤波器变流器的结构示意图。
图4为本发明一实施例中三相变流器的示意图。
图5为本发明一实施例中有源阻尼单元的结构示意图。
图6为本发明一实施例中有源阻尼系统和现有技术中的无阻尼系统的共模电压到共模电流调节函数的Bode图。
图7为本发明一实施例中三相变流器的电路图。
图8为本发明另一实施例中三相变流器控制方法的流程图。
图9为本发明又一实施例中电动车动力系统的示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明实施例中的一种三相变流器用于将直流转换为交流电或将交流电转换为直流电。例如，在光伏供电系统中，光伏太阳能板产生的直流电通过变换器装换成与电网频率相同的交流电，并将该交流电输送给电网从而实现光伏供电系统与电网的并网。在电动汽车中，三相变流器可以实现双向工作，例如，电动车的蓄电池输出的直流电经过三相变流器后变成交流电输出的电动机，在电动汽车减速的时候，电动机产生的反向交流电可以通过三相变流器转换为直流电对蓄电池进行充电。
如图4所示，本发明一实施例中的一种三相变流器200，其连接在直流电系统100和交流电系统300之间。所述三相变流器200包括开关网络201、连接开关网络201的三相滤波器202、连接所述三相滤波器202的采样单元203、连接所述三相采样单元203的控制单元204、同时连接所述控制单元204和采样单元203的有源阻尼单元205和连接在所述有源阻尼单元205以及开关网络201之间的调制单元206。
在直接使用所述控制单元20产生的三相调制波控制所述开关网络201的开关管会产生较大共模电流的情况下，所述有源阻尼单元205根据三相滤波器202中三相电流中各相电流的不同情况，分别确定各相电路的调节分量，再将所述各相电路的调节分量分别与控制单元204产生的三相调制波叠加产生修正后的三相调制波，然后使用修正后的三相调制波对开关网络201的开关管进行控制以减少所述三相变流器200的共模电流。
上述直流系统100可以是任何提供直流电流的电源，包括蓄电池、太阳能光伏板等。
上述交流系统300可以是任何需要交流输入的设备或者装置，包括电网以及电机等。
上述开关网络201输入端与直流系统100的输出端连接，用于将所述直流系统100的直流电转换为三电平交流输出。所述三相滤波器202用于将所述开关网络201的多电平交流输出转变为具有正玄或余弦波形的交流电，以传输给交流电系统300。
上述采样单元203用于获取硬件系统中的电压以及电流信号，将其转换为适合控制单元204处理的数字信号后输出到控制单元204，具体用于获取三相滤波器202中的三相电流和电压分别进行采样测量以获取三相电流ia，ib和ic以及三相电压vga，vgb和vgc，然后将所述三相电流以及电压提供给所述控制单元204以及所述有源阻尼单元205。
上述控制单元204用于将采样并转换后的电压以及电流信号和设定的参考值进行比较计算，进行相应的信号处理，输出调制波，具体用于根据输入的三相电流ia，ib和ic以及三相电压vga，vgb和vgc，进行不连续脉冲宽度调制(DPWM)以获得调制波va，vb和vc。所述控制单元204将调制波va，vb和vc传送给所述有源阻尼单元205。
上述有源阻尼单元205用于分别使用相互独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行独立调节，获取与所述三相电流ia，ib和ic一一对应的调节分量v’a、v’b以及v’c，再根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c获取零序调节分量v0，并将所述零序调节分量v0与所述控制单元204输出的三相调制波va、vb、vc分别相加，得到新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod，并将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod传输给所述调制单元206。
如图5所示，上述有源阻尼单元205包括电流调节器Ga、电流调节器Gb、电流调节器Gc以及零序调节分量计算器2050。所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc分别一一对应接收所述采样单元203传送的三相电流ia，ib和ic，并分别通过各自独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行调节，并分别向所述零序调节分量计算器2050对应输出调节分量v’a、v’b以及v’c。
例如，调节器可以为比例积分(PI)调节器，其调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000081
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，kp为比例系数，ki为积分系数，s为复频率，既是用复数来表示输入信号的频率和相位。
所述电流调节器可以为例谐振(PR)调节器，其调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000082
其中，G为输出电压与输入电流的比值，例如，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic；此外，kp、kr均为比例常数，其中kp为比例系数，kr为谐振系数，ω0为所述变流器电路的谐振频率，s为复频率。
所述电流调节器也可以为其它形式的调节器，对应使用不同的调节函数，还可以是两种及以上的调节器混合使用，以下列举一些本发明包括但是并不限于的电流调节器，而且这些调节器中相同符号代表参数含义相同，处于简洁目的，仅在第一次出现是说明。
所述电流调节器可以为微分调节器，其调节函数G为：
G＝Ks
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，K为比例系数，s为复频率。
所述电流调节器也可以为高通滤波器，其调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000083
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，K为比例系数，ωHF为截止频率，s为复频率。
所述电流调节器也可以为超前滞后调节器，其调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000084
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，K为比例系数，ωmax为最大相移频率，kf为调节系数，s为复频率。
所述电流调节器也可以为二阶广义积分调节器，其调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000091
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，ω1为谐振频率，k为阻尼系数，s为复频率。
所述电流调节器也可以为零极点配置调节器，其调节函数G为：
Figure BDA0003382764390000092
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，K为比例系数，z1、z2…zm为零点，p1、p2…pn为极点，s为复频率。
所述有源阻尼单元205在三相系统是不对称系统时，可以将所述有源阻尼单元205内的三相电流调节器设置为不同值，对三相电流分别进行独立调制，在控制回路中进行系统校正，使得输出能够和已有的对称系统控制回路相匹配，其中所述三相电流调节器的效果即是所增加有源阻尼的效果，可以将其调节函数当做所增加的虚拟阻尼回路的调节函数，输入为电流，输出为电压，即调节分量。
所述零序调节分量计算器2050接收所述电流调节器Ga、电流调节器Gb、电流调节器Gc分别输出的调节分量v’a、v’b以及v’c，并计算所述调节分量v’a、v’b以及v’c的平均数或者加权平均数，所述平均数或者加权平均数的结果等于所述零序调节分量v0，例如，所述平均数为：
Figure BDA0003382764390000093
此外，所述加权平均数需要通过一些加权系数来进行加权平均。
所述有源阻尼单元205将所述零序调节分量v0与所述控制单元204输出的三相调制波va、vb、vc分别相加，得到新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod，并将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod传输给所述调制单元206。
所述零序调节分量v0与所述控制单元204输出的三相调制波va、vb、vc的相加关系为：
va_mod＝va+v0；
vb_mod＝vb+v0；
vc_mod＝vc+v0。
上述调制单元206用于根据控制单元204输出的调制波以及硬件系统中的开关配置，将三相调制波与载波信号进行比较输出与开关器件对应的驱动信号，具体用于将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod调制为开关网络201的驱动信号，以驱动所述开关网络201进行工作。
上述三相变流器200通过使用经过所述零序调节分量v0调整后的新三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod对所述开关网络201进行控制，能够在原来所述控制单元204输出的三相调制波va、vb、vc控制的基础上，有效抑制共模电流谐振。此外，所述零序调节分量v0可以根据整个三相系统以及所述三相电流ia，ib和ic的变化进行实时动态地调整，以消除由于三相电流ia，ib和ic的激烈变化带来的共模电流谐振的激励振荡，而保证三相系统的稳定高效运行。
如图6所示，实线由本发明实施例采用有源阻尼的系统的共模电压到共模电流调节函数的Bode图绘制而成，虚线由采用无阻尼的系统的共模电压到共模电流调节函数的Bode图绘制而成，其中Bode图是系统频率响应的一种图示方法。Bode图由幅值图(上)和相角图(下)组成，两图横坐标都按频率的对数分度绘制，幅值图中纵坐标单位是分贝(dB)，表示共模电流幅值相对于共模电压幅值的放大倍数，数值越大，则放大倍数越大。从图6中的幅值图中可以看出无阻尼的系统特性存在明显的谐振峰，而有源阻尼的系统特性中谐振峰得到了明显抑制，并且在除了谐振峰以外的地方均保持了和无阻尼系统相似的系统特性，由此可知本发明实施例能有效抑制共模电流谐振，并且不会由于引入有源阻尼技术而使得系统其它方面的特性恶化。
本发明实施中的三相变流器适用于各种三相系统，适用任何需要三相输入进行开关元器件驱动的系统，例如，适用于两电平、三电平、五电平以及级联电平等整流以及逆变系统。
在各种三相系统中，除了所述开关网络201，其它各个单元组成都是相同和适用的，下面如图7所示，以三相三电平变流器在光伏逆变系统中的应用为例，详细描述所述开关网络201的电路结构。
所述开关网络201包括第一分压电容C1、第二分压电容C2、第一开关组合Sa、第二开关组合Sb以及第三开关组合Sc。
所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2相互串联在所述直流电源100的正负极之间，用于对所述直流电源100进行分压。
所述第一开关组合Sa、第二开关组合Sb以及第三开关组合Sc相互并联在所述直流电源100的正负极之间。此外，所述所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合与所述第一开关组合Sa、第二开关组合Sb以及第三开关组合Sc之间并联连接。
所述第一开关组合Sa包括分别连接所述直流电源正负两端的第一连接端Sa1和第二连接端Sa2、共同与所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点连接的第三连接端Sa3以及与所述三相滤波器的一输入端连接的第四连接端Sa4。
所述第二开关组合Sb包括分别连接所述直流电源正负两端的第一连接端Sb1和第二连接端Sb2、共同与所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点连接的第三连接端Sb3以及分别与所述三相滤波器的三个输入端连接的第四连接端Sb4。
所述第三开关组合Sc包括包括分别连接所述直流电源正负两端的第一连接端Sc1和第二连接端Sc2、共同与所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点连接的第三连接端Sc3以及分别与所述三相滤波器的三个输入端连接的第四连接端Sc4。
所述三个开关组合的第三连接端Sa3、Sb3、Sc3分别连接所述三相滤波器202的三个输入端。
所述第四连接端Sa4、Sb4、Sc4可择性地与自身所属开关组合中的第一、二以及三连接端中的任一进行导通连接或断开连接，以实现直流与交流之间的变换。
在所述开关组合中，所述第四连接端Sa4、Sb4、Sc4通过开关组合内开关管的关断和导通组合实现选择性地与各自开关组合中对应的第一、二以及三连接端中的任一进行导通连接或断开连接，以实现直流与交流之间的变换。
所述三相滤波器202包括分别两两串联在所述开关网络201三个第四连接端Sa4、Sb4、Sc43以及所述交流系统300的三个输入端之间的三组共六个电感以及分别连接所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点以及所述三组两两串联的电感中点的三个滤波电容C0。
所述六个电感包括第一变流侧电感L1a、第二变流侧电感L1b、第三变流侧电感L1c、第一交流侧电感L2a、第二交流侧电感L2b、第三交流侧电感L2c。其中，所述第一变流侧电感L1a和第一交流侧电感L2a串联在所述第一开关组合Sa的第四连接端Sa4与所述交流系统300的一输入端之间；所述第二变流侧电感L1b和第二交流侧电感L2b串联在所述第二开关组合Sb的第四连接端Sb4与所述交流系统300的一输入端之间；所述第三变流侧电感L1c和第三交流侧电感L2c串联在所述第三开关组合Sc的第四连接端Sc4与所述交流系统300的一输入端之间。
每一个所述滤波电容C0的一端连接所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点，另一端连接在一组相互串联的第一变流侧电感和第一交流侧电感的中间连接点处。
如图8所示，本发明另一实施例包括一种三相变流器的控制方法，所述方法在上述实施例一种的硬件环境中实施，所述方法包括：
步骤101、获取三相变流器中的三相电流ia，ib和ic，并分别使用相互独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行独立调节，获取与所述三相电流ia，ib和ic一一对应的调节分量v’a、v’b以及v’c；
步骤102、根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c，计算获得零序调节分量v0；
步骤103、将所述零序调节分量v0与三相调制波va、vb、vc分别相加，得到新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod；
步骤104、将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod与所述三相变流器的载波信号进行比较输出与所述三相变流器的开关器件的驱动信号。
在所述步骤101中，所述三相变流器的有源阻尼单元接收所述采样单元采样检测获得并传送的三相电流ia，ib和ic，并分别输入对应的电流调节器Ga、Gb以及Gc，通过各自电流调节器上独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行调节，并分别向所述有源阻尼单元的零序调节分量计算器对应输出调节分量v’a、v’b以及v’c。本发明实施例中使用的电流调节器以及调节函数和上一实施例的相同，在此不再赘述。
在步骤102中，所述零序调节分量计算器接收所述电流调节器Ga、电流调节器Gb、电流调节器Gc分别输出的调节分量v’a、v’b以及v’c，并计算所述调节分量v’a、v’b以及v’c的平均数或者加权平均数，所述平均数或加权平均数的结果等于所述零序调节分量v0，例如，所述平均数为：
Figure BDA0003382764390000121
此外，所述加权平均数需要通过一些加权系数来进行加权平均。如在电流等变量测量以及处理过程中，存在误差，会影响最终计算所得数值精度，总计算精度与测量元器件的精度、环境温度以及数字处理器处理精度均有关。误差是不可避免且普遍存在的，例如，模拟信号转换成数字信号时离散化四舍五入而产生的量化误差，还有霍尔传感器中半导体材料电阻率随温度变化而产生的温度误差等等。
因此，为了实现高精度的控制技术，需要在控制环节中总的系统误差进行校正补偿，降低系统误差对参数计算带来的影响。
在三相变流器中，由于系统热传导特性导致变流器内部温度不均匀，从而导致三相电流霍尔传感器所处位置环境温度不相同，由此造成三相电流采样值分别为实际值99％，99.5％和99.2％(该精度可以通过附加测试手段获得)。
因此，在计算零序分量时，需考虑各相的采样和计算精度，对其进行补偿。
在得到调节分量v’a、v’b、v’c送入零序调节分量计算单元后，输出零序调节分量v0；
Figure BDA0003382764390000122
其中k1，k2，k3为三相加权系数，与采样精度有关，其中k1等于1.010(即100/99)，k2等于1.005(100/99.5)，k3等于1.008(100/99.2)。
上述步骤103中，所述有源阻尼单元将所述零序调节分量v0与所述三相变流器的控制单元输出的三相调制波va、vb、vc分别相加，得到新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod，并将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod传输给所述三相变流器的调制单元。
所述零序调节分量v0与所述控制单元204输出的三相调制波va、vb、vc的相加关系为：
va_mod＝va+v0；
vb_mod＝vb+v0；
vc_mod＝vc+v0。
上述步骤104中，调制单元用于根据控制单元输出的调制波以及硬件系统中的开关配置，将三相调制波与载波信号进行比较输出与开关器件对应的驱动信号，具体用于将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod调制为所述三相变流器开关网的驱动信号，以驱动所述开关网络进行工作。
如图7和5所示，本发明又一实施例中三相变流器在光伏系统中的应用，其中光伏系统包括光伏电池板以及连接在光伏电池板与交流电网之间的三相变流器。
所述三相变流用于通过开关元器件将所述光伏电池板输出的直流电转换为多电平，再基于所述多电平进行滤波处理后输出三相电流ia、ib和ic，并分别使用相互独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行独立调节获得到调节分量v’a、v’b以及v’c，所述三相变流器根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c，计算获得零序调节分量v0，再将所述零序调节分量v0与三相调制波va、vb、vc分别相加，得到新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod，最后将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod与所述三相变流器的载波信号进行比较输出与所述三相变流器的开关器件的驱动信号，以将所述光伏电池板输出的直流电转变为交流电来输入所述交流电网。
所述三相变流器包括电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc分别一一对应接收所述三相电流ia，ib和ic，并分别通过各自独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行调节获得与所述三相电流ia，ib和ic一一对应的调节分量v’a、v’b以及v’c。
所述三相变流器还包括零序调节分量计算器，所述零序调节分量计算器接收所述电流调节器Ga、电流调节器Gb、电流调节器Gc分别输出的调节分量v’a、v’b以及v’c，并计算所述调节分量v’a、v’b以及v’c的平均数或者加权平均数，所述平均数或加权平均数的结果等于所述零序调节分量v0。
上述三相变流器的其它组成结构以及电路设计均和上述本发明一实施例中描述的相关内容相同，在此不再赘述。
如图9和5所示，本发明又一实施例中三相变流器在电动汽车中的应用，其中所述电动车动力系统包括直流电源、三相电动机以及连接在所述直流电源与三相电动机之间的三相变流器。
所述三相变流器用于通过开关元器件将所述光伏电池板输出的直流电转换为多电平再基于所述多电平进行滤波处理后输出三相电流ia、ib和ic，所述三相变流器包括电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc以及零序调节分量计算器。
所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc用于分别一一对应接收所述三相电流ia、ib和ic并分别使用相互独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行独立调节以获得调节分量v’a、v’b以及v’c；。
所述零序调节分量计算器接收所述电流调节器Ga、电流调节器Gb、电流调节器Gc分别输出的调节分量v’a、v’b以及v’c，并计算所述调节分量v’a、v’b以及v’c的平均数或者加权平均数，所述平均数或加权平均数的结果等于所述零序调节分量v0。
所述三相变流器还用于将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod与所述三相变流器的载波信号进行比较输出与所述三相变流器的开关器件的驱动信号，以将所直流电源输出的直流电转变为交流电来输入所述三相电动机。
上述三相变流器的其它组成结构以及电路设计均和上述本发明一实施例中描述的相关内容相同，在此不再赘述。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种变流器，用于连接在直流系统和交流系统之间进行直流和交流的相互变换，其特征在于，所述三相变流器包括基于多电平输入转换为三相交流电并输出三相电流ia、ib和ic的三相滤波器和有源阻尼单元，其中，所述三相滤波器用于将所述多电平转变为所述交流系统的交流电；
所述有源阻尼单元接收所述三相滤波器输出的三相电流ia、ib和ic，并将所述三相电流ia、ib和ic，所述有源阻尼单元在三相系统是不对称系统时，所述有源阻尼单元单元包括不同值的电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc分别一一对应接收所述三相电流ia，ib和ic，并分别通过相互独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行实时动态调节获得与所述三相电流ia，ib和ic一一对应的调节分量v’a、v’b以及v’c，所述调节分量v’a、v’b以及v’c分别为不同值；
所述有源阻尼单元还用于根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c获取零序调节分量v0，并将所述零序调节分量v0与三相调制波va、vb、vc分别叠加，以获得新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod，其中，所述零序调节分量v0为所述调节分量v’a、v’b以及v’c的直接平均数或者加权平均数。
2.如权利要求1所述的变流器，其特征在于，
所述三相变流器还包括用于将直流电转变为多电平的开关网络、连接所述三相滤波器的采样单元以及连接所述采样单元和所述有源阻尼单元的控制单元；
所述开关网络连接所述所述三相滤波器，并将所述多电平提供至所述三相滤波器；
所述采样单元用于获取所述三相滤波器输出的三相电流ia、ib和ic，并将所述三相电流ia、ib和ic发送给所述有源阻尼单元；
所述控制单元用于输出所述三相调制波va、vb、vc。
3.如权利要求1或者2所述的变流器，其特征在于，
所述三相变流器还包括所述调制单元，所述调制单元连接所述有源阻尼单元与所述开关网络，以用于将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod调制为开关网络的驱动信号，以驱动所述开关网络向所述三相滤波器输出所述多电平。
4.如权利要求1～3中任一项所述的三相变流器，其特征在于，所述有源阻尼单元还包括零序调节分量计算器，所述零序调节分量计算器接收所述电流调节器Ga、电流调节器Gb、电流调节器Gc分别输出的调节分量v’a、v’b以及v’c，并计算所述调节分量v’a、v’b以及v’c的直接平均数或者加权平均数，所述直接平均数或加权平均数的结果为所述零序调节分量v0。
5.如权利要求1～4中任一项所述的三相变流器，其特征在于，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为比例积分调节器，所述比例积分调节器的调节函数G为：
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，kp为比例系数，ki为积分系数，s为用复数来表示输入信号的频率和相位的复频率。
6.如权利要求1～5中任一项所述的三相变流器，其特征在于，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为比例谐振调节器，所述比例谐振调节器的调节函数G为：
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，kp为比例系数，kr为谐振系数，ω0为所述电流器电路的谐振频率，s为用复数来表示输入信号的频率和相位的复频率。
7.如权利要求1～6中任一项所述的三相变流器，其特征在于，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为微分调节器，所述微分调节器的调节函数G为：
G＝Ks；
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，K为比例系数，s为用复数来表示输入信号的频率和相位的复频率。
8.如权利要求1～7中任一项所述的三相变流器，其特征在于，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为高通滤波器，所述高通滤波器的调节函数G为：
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，K为比例系数，ωHF为截止频率，s为用复数来表示输入信号的频率和相位的复频率。
9.如权利要求1～8中任一项所述的三相变流器，其特征在于，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为超前滞后调节器，所述超前滞后调节器的调节函数G为：
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，K为比例系数，ωmax为最大相移频率，kf为调节系数，s为用复数来表示输入信号的频率和相位的复频率。
10.如权利要求1～9中任一项所述的三相变流器，其特征在于，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为二阶广义积分调节器，所述二阶广义积分调节器的调节函数G为：
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，ω1为谐振频率，k为阻尼系数，s为用复数来表示输入信号的频率和相位的复频率。
11.如权利要求1～10中任一项所述的三相变流器，其特征在于，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc中至少一个为零极点配置调节器，所述零极点配置调节器的调节函数G为：
其中，G＝v’a/ia＝v’b/ib＝v’c/ic，K为比例系数，z1、z2…zm为零点，p1、p2…pn为极点，s为用复数来表示输入信号的频率和相位的复频率。
12.如权利要求1～11中任一项所述的三相变流器，其特征在于，所述开关网络包括第一分压电容C1、第二分压电容C2、第一开关组合Sa、第二开关组合Sb以及第三开关组合Sc；
所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2相互串联在直流电源的正负极之间，用于对所述直流电源进行分压；
所述第一开关组合Sa、第二开关组合Sb以及第三开关组合Sc相互并联在所述直流电源的正负极之间；
所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合与所述第一开关组合Sa、第二开关组合Sb以及第三开关组合Sc之间并联连接。
13.如权利要求12所述的三相变流器，其特征在于，所述第一开关组合Sa包括分别连接所述直流电源正负两端的第一连接端Sa1和第二连接端Sa2、共同与所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点连接的第三连接端Sa3以及与所述三相滤波器的一输入端连接的第四连接端Sa4；
所述第二开关组合Sb包括分别连接所述直流电源正负两端的第一连接端Sb1和第二连接端Sb2、共同与所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点连接的第三连接端Sb3以及分别与所述三相滤波器的一输入端连接的第四连接端Sb4；
所述第三开关组合Sc包括分别连接所述直流电源正负两端的第一连接端Sc1和第二连接端Sc2、共同与所述第一分压电容C1以及第二分压电容C2组成的串联组合的中点连接的第三连接端Sc3以及分别与所述三相滤波器的一输入端连接的第四连接端Sc4；
所述第四连接端Sa4、Sb4、Sc4可择性地与自身所属开关组合中的第一、二以及三连接端中的任一进行导通连接或断开连接，以实现直流与交流之间的变换。
14.一种变流器的控制方法，用于控制连接在直流系统和交流系统之间的三相变流器进行直流和交流的相互变换，其特征在于，所述方法包括：
步骤101、获取三相变流器中经过三相滤波后的三相电流ia，ib和ic，所述有源阻尼单元在三相系统是不对称系统时，并分别通过所述有源阻尼单元中的三个不同值的电流调节器使用相互独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行实时动态独立调节，获取与所述三相电流ia，ib和ic一一对应的调节分量v’a、v’b以及v’c，所述调节分量v’a、v’b以及v’c分别为不同值；
步骤102、根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c，计算获得零序调节分量v0；
步骤103、将所述零序调节分量v0与三相调制波va、vb、vc分别相加，得到新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod，其中，所述零序调节分量v0为所述调节分量v’a、v’b以及v’c的直接平均数或者加权平均数；
步骤104、将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod与所述三相变流器的载波信号进行叠加输出所述三相变流器的开关器件的驱动信号。
15.如权利要求14所述的三相变流器的控制方法，其特征在于，所述根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c，计算获得零序调节分量v0，包括：
计算所述调节分量v’a、v’b、v’c的加权平均数获得零序调节分量v0，所述计算公式为：
所述零序调节分量
其中k1，k2，k3为三相加权系数。
16.一种光伏系统，包括光伏电池板以及连接在光伏电池板与交流电网之间的三相变流器，其特征在于，
所述三相变流器用于通过开关元器件将所述光伏电池板输出的直流电转换为多电平，再基于所述多电平进行滤波处理后输出三相电流ia、ib和ic，所述有源阻尼单元在三相系统是不对称系统时，并分别使用相互独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行实时动态独立调节获得到调节分量v’a、v’b以及v’c，
所述获得到调节分量v’a、v’b以及v’c包括：所述三相变流器中的有源阻尼单元包括不同值的电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc，所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc分别一一对应接收经过三相滤波后所述三相电流ia，ib和ic，并分别通过所述相互独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行调节获得与所述三相电流ia，ib和ic一一对应的所述调节分量v’a、v’b以及v’c，所述调节分量v’a、v’b以及v’c分别为不同值；
所述三相变流器中的所述有源阻尼单元还根据所述调节分量v’a、v’b以及v’c，计算获得零序调节分量v0，再将所述零序调节分量v0与三相调制波va、vb、vc分别相加，得到新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod，其中，所述零序调节分量v0为所述调节分量v’a、v’b以及v’c的直接平均数或者加权平均数，将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod与所述三相变流器的载波信号进行叠加以输出所述三相变流器的开关元器件的驱动信号，以将所述光伏电池板输出的直流电转变为交流电来输入所述交流电网。
17.如权利要求16所述的光伏系统，其特征在于，所述三相变流器还包括零序调节分量计算器，所述零序调节分量计算器接收所述电流调节器Ga、电流调节器Gb、电流调节器Gc分别输出的调节分量v’a、v’b以及v’c，并计算所述调节分量v’a、v’b以及v’c的直接平均数或者加权平均数，所述直接平均数或加权平均数的结果等于所述零序调节分量v0。
18.一种电动车动力系统，包括直流电源、电动机以及连接所述直流电源与电动机之间的三相变流器，其特征在于，
所述三相变流器用于通过开关元器件将所述光伏电池板输出的直流电转换为多电平再基于所述多电平进行滤波处理后输出三相电流ia、ib和ic，所述有源阻尼单元在三相系统是不对称系统时，所述三相变流器的有源阻尼单元包括不同值的电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc以及零序调节分量计算器；
所述电流调节器Ga、电流调节器Gb以及电流调节器Gc用于分别一一对应接收经过滤波后的所述三相电流ia、ib和ic，并分别使用相互独立的调节函数对所述三相电流ia，ib和ic进行实时动态独立调节以获得调节分量v’a、v’b以及v’c，所述调节分量v’a、v’b以及v’c分别为不同值；
所述零序调节分量计算器接收所述调节分量v’a、v’b以及v’c，并计算所述调节分量v’a、v’b以及v’c的直接平均数或者加权平均数，所述直接平均数或加权平均数的结果等于所述零序调节分量v0；
所述三相变流器将所述新的三相调制波va_mod、vb_mod、vc_mod与所述三相变流器的载波信号进行比较叠加以输出所述三相变流器的开关元器件的驱动信号，以将所述直流电源输出的直流电转变为交流电来输入所述电动机。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106981976B (zh) * 2017-03-24 2019-08-20 江苏固德威电源科技股份有限公司 T型三电平三相逆变器抑制中线共模电流的方法
JP7008222B2 (ja) * 2017-04-24 2022-01-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換システム
US11329573B2 (en) * 2017-08-04 2022-05-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power converter and power conversion system
CN107994796B (zh) * 2017-12-26 2020-04-28 华为技术有限公司 单相变流器的控制方法以及装置
CN108429282B (zh) * 2018-03-28 2020-11-10 阳光电源股份有限公司 一种中高压光伏发电系统
KR102409013B1 (ko) * 2018-10-30 2022-06-14 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 전력 변환 장치
CN110350577A (zh) * 2019-06-25 2019-10-18 陕西科技大学 基于qpci控制的三相并网逆变器控制系统和方法
US11177660B2 (en) * 2020-01-27 2021-11-16 Mitsubishi Electric Power Products, Inc. System and method for power converter control for virtual impedance
US11374517B2 (en) 2020-09-21 2022-06-28 Global Mixed-Mode Technology Inc. Motor controller
TWI777247B (zh) * 2020-09-21 2022-09-11 致新科技股份有限公司 馬達控制器
US11336206B2 (en) * 2020-09-23 2022-05-17 Rockwell Automation Technoligies, Inc. Switching frequency and PWM control to extend power converter lifetime
CN112217409A (zh) * 2020-11-05 2021-01-12 武汉理工大学 三相四桥臂电压型逆变器的变载波脉宽调制系统及方法
CN112701725B (zh) * 2020-12-22 2022-04-12 华中科技大学 一种混合导通模式的并网逆变器
CN112821790B (zh) * 2021-01-04 2022-08-12 台达电子企业管理（上海）有限公司 三相变换器及其控制方法
EP4120528A1 (en) * 2021-07-16 2023-01-18 Siemens Aktiengesellschaft Power converter
CN113644835B (zh) * 2021-08-11 2023-03-24 上海儒竞智控技术有限公司 脉冲宽度调制方法、存储介质、电子设备及逆变电路
US11742744B1 (en) * 2022-03-01 2023-08-29 Lunar Energy, Inc. Dynamic adjustment of damping of a filter of an inverter
CN114301267B (zh) * 2022-03-09 2022-05-24 深圳市首航新能源股份有限公司 开关管的驱动方法及装置、逆变器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5378979A (en) * 1992-11-25 1995-01-03 Allen-Bradley Company, Inc. Method and apparatus for efficiently computing symmetric sequence signals in a three phase power system
US6950321B2 (en) * 2003-09-24 2005-09-27 General Motors Corporation Active damping control for L-C output filters in three phase four-leg inverters
CN101753044B (zh) * 2010-01-26 2012-06-27 北方工业大学 一种基于零序电压注入的三电平中点电位平衡控制方法
US8760106B2 (en) * 2011-03-30 2014-06-24 Bose Corporation Common mode hysteresis for pulse-width modulation drives
EP2672621B1 (en) * 2012-06-07 2019-01-23 ABB Research Ltd. Method for zero-sequence damping and voltage balancing in a three-level converter with split dc-link capacitors and virtually grounded LCL filter
CN103023070B (zh) * 2012-12-31 2014-12-10 山东大学 基于3d-spwm的混合箝位式三电平三相四线制光伏系统
KR101928437B1 (ko) * 2013-01-14 2018-12-12 삼성전자주식회사 전동기를 구동하는 인버터의 출력전압을 제어하는 방법 및 장치.
CN103414363B (zh) * 2013-08-30 2016-03-30 阳光电源股份有限公司 一种三相三电平变换器电容电位平衡控制方法及系统
CN104065292B (zh) * 2014-06-26 2016-08-31 许继集团有限公司 三电平变换器中点电位平衡控制方法与装置
JP6316152B2 (ja) * 2014-09-16 2018-04-25 シャープ株式会社 パワーコンディショナ
CN105207455A (zh) 2015-09-10 2015-12-30 艾思玛新能源技术（上海）有限公司苏州高新区分公司 一种逆变器的谐波抑制方法及装置

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