一種三電平逆變器的滯環控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及=電平逆變器控制技術領域，尤其設及一種=電平逆變器的滯環控制 方法。
【背景技術】
[0002] 滯環控制是一種基于電流暫態的控制方法，其動態響應快、魯棒性好、硬件電路簡 單、實時性好、控制精度較高，在逆變器控制領域有著廣泛的應用。滯環控制的工作原理如 圖1所示，將逆變橋實際輸出的電流i郝指令電流i的差值輸入滯環比較器，經滯環比較 器產生PWM脈沖驅動信號來控制主電路中開關器件的通斷，從而實現逆變橋輸出電流跟蹤 電流指令信號變化的目的。
[0003] =電平逆變器具有效率高、輸出紋波小、開關頻率高等特點，=電平逆變器結構示 意如圖2。滯環電流控制應用于=電平逆變器控制時，傳統常見的跟蹤控制方法是通過將輸 出側電壓的極性作為附加條件來確定=電平逆變橋的輸出電平，當輸出電壓為正極性時， 選擇逆變橋輸出正電平和零電平，當輸出側電壓為負極性時，選擇逆變橋輸出負電平和零 電平。當滯環控制選擇固定環寬控制時，逆變橋開關器件的開關頻率會在很大范圍內變化， 運將影響到輸出濾波器對開關紋波的濾波效果，導致逆變器輸出側存在諧波。特別是在電 網電壓在零點附近，開關頻率會很常低，會導致輸出電流產生崎變，導致滯環控制方法的優 勢并沒有在=電平逆變器中充分發揮。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于通過一種=電平逆變器的滯環控制方法，來解決W上【背景技術】 部分提到的問題。 陽〇化]為達此目的，本發明采用W下技術方案：
[0006] 一種S電平逆變器的滯環控制方法，其具體包括： 陽007] S101、當逆變橋實際輸出的電流i式日指令電流i W的差值A i小于負向環寬（-H) 時，計算逆變橋實際輸出電流it變化率、指令電流i f。/變化率，設定限制時間T imt，通過比較 判斷，選擇=電平逆變橋需要輸出正電平U+或零電平狀態，使逆變橋實際輸出的電流i,上 升；
[000引 S102、當逆變橋實際輸出的電流i郝指令電流i fW的差值A i大于正向環寬化） 時，計算逆變橋實際輸出電流it變化率、指令電流i f。/變化率，設定限制時間T imt，通過比較 判斷，選擇=電平逆變橋需要輸出負電平U或零電平狀態，使逆變橋實際輸出的電流i,下 降。
[0009] 特別地，所述步驟Sioi具體包括：若在t。位置，逆變橋實際輸出的電流U和指令 電流iuf的差值Ai小于負向環寬（-H)，則改變逆變橋的輸出狀態，使逆變橋實際輸出的電 流it上升；為保證逆變器的跟蹤精度，需限制電流U的上升時間t。。，t。。不能大于限制時間 Tlmt；
[0010] 指令電流iref的變化率為
，在上升時間t。。時間內，iref的變化量Airef為
;在上升時間t。。內，由于指令電流i fw大小發生變化了 A i Uf,滯環的上環iup和下 環id。?的大小分別變化了 A i fpf;逆變橋實際輸出電流U的變化率為
.其在t。。時間內， 勺變化量A U分別為
：;在上升時間t。。內，若電流i ,能夠從滯環下限i d。?變化到 上限iup，A Il需要變化2 X化A i ref，即
[0011] 為使逆變橋實際輸出的電流it上升，可選逆變橋輸出狀態有正電平U+或零電平兩 種狀態：
[0012] 選定逆變橋輸出正電平狀態時，電流勺變化速率為
其中U。為S電平逆 變器輸出電壓，L為=電平逆變橋后串聯電感；選定逆變橋輸出零電平狀態時，電流i,的變 化速率關
；選定逆變橋輸出正電平時電流勺上升率大于選定逆變橋輸出零電平時 電流i J勺上升率；
[001引若逆變橋選定輸出零電平時電流i請卽多在限制時間T Imt內能夠達到上環，則選定 逆變橋輸出零電平狀態就能夠保證逆變橋開關管的最低開關頻率，進而保證逆變器的跟蹤 精度，否則選定逆變橋輸出正電平狀態，即當
時，選定逆變橋 輸出零電平狀態，否則選定逆變橋輸出正電平狀態。
[0014] 特別地，所述步驟S102具體包括：若在ti位置，逆變橋實際輸出的電流U和指令 電流iuf的差值Ai大于正向環寬（H)，則改變逆變橋的輸出狀態，使使逆變橋實際輸出的 電流i J降；為保證逆變器的跟蹤精度，需限制電流U的下降時間t Wf, twf不能大于限制 時間Timt;
[001引指令電流iref的變化率為
I在下降時間tw擁間內，ifW的變化量Aiw為
;在下降時間twf內，由于指令電流i W大小發生變化了 A i W，滯環的上環iup和 下環id。?的大小分別變化了 A i ref;逆變橋輸出電流U的變化率為
，其在tw擁間內， 勺變化量A U分別為
；在下降時間twf內，若電流i ,能夠從滯環上限i UP變化到 下限id。?，A Il需要變化-2 XH+A i ref，即
[0016] 為使逆變橋實際輸出的電流Vf降，可選逆變橋輸出狀態有負電平U或零電平兩 種狀態：
[0017] 選定逆變橋輸出負電平狀態時，電流iJ勺變化速率為 ：;選定零電平時電流 it的變化速率為
；選定逆變橋輸出負電平時電流it的下降率大于選定逆變橋輸出零 電平電流勺下降率；
[0018] 若逆變橋選定輸出零電平時電流i請卽多在限制時間T Imt內能夠達到下環，則選 定逆變橋輸出零電平就能夠保證逆變橋開關管的最低開關頻率，進而保證逆變器的跟蹤 精度；若在限制時間Timt內電流U不能夠達到下環，則選定逆變橋輸出負電平狀態；即當
時，選定逆變橋輸出零電平狀態，否則選定逆變橋輸出負電 平狀態。
[0019] 本發明提出的=電平逆變器的滯環控制方法實現了對=電平逆變器的可靠電流 滯環跟蹤控制，限制了=電平逆變器滯環控制的最低開關頻率，保證了=電平逆變器電流 跟蹤效果，提高了逆變器性能；解決了傳統的滯環控制S電平逆變器在輸出電壓過零點附 近開關頻率過低，造成輸出電流崎變的問題。
【附圖說明】
[0020] 圖1為滯環控制的工作原理圖；
[0021] 圖2為本發明實施例提供的=相=電平逆變器結構示意圖；
[0022] 圖3為本發明實施例提供的=電平逆變器的滯環控制方法原理圖；
[0023] 圖4為本發明實施例提供的滯環控制的電流變化原理圖。
[0024] 圖5-1和圖5-2為本發明實施例提供的=電平逆變器的滯環控制方法的控 陽0巧]制效果波形；
[00%] 圖6為本發明實施例提供的單相H橋=電平逆變器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。可W理解的是，此處所描述的具 體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描 述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部內容。
[0028] 請參照圖3所示，圖3為本發明實施例提供的=電平逆變器的滯環控制方法原理 圖。本實施例中=電平逆變器的滯環控制方法具體包括：
[0029] =電平逆變橋的輸出有正電平U+、負電平U和零電平=種狀態。當逆變橋輸出正 電平后，逆變橋輸出電流it處于上升狀態。當逆變橋輸出負電平后，逆變橋輸出電流U處 于下降狀態。當逆變橋輸出零電平后，逆變橋輸出電流化方向可能上升也可能下降， 實際變化方向與電網電壓的極性相關。
[0030] S101、當逆變橋實際輸出的電流i神指令電流iref的差值A i小于負向環寬（-H)， 計算逆變橋實際輸出電流it變化率、指令電流i f。/變化率，設定限制時間T imt，通過比較判 斷，選擇=電平逆變橋需要輸出正電平U+或零電平狀態，使逆變橋實際輸出的電流i ,上升。 陽03U 如圖4所示，若在t。位置，逆變橋實際輸出的電流i神指令電流i fw的差值A i 小于負向環寬（-H)，則改變逆變橋的輸出狀態，使逆變橋實際輸出的電流ij：升；為保證 逆變橋開關管的最低開關頻率，需限制電流i J勺上升時間t。。，t。。不能大于限制時間T imt; 陽03引指令電流iref的變化率為
，在上升時間t。。時間內，i ref的變化量A i ref為
;;在上升時間t。。內，由于指令電流i fw大小發生變化了A i Uf,滯環的上環iup和下 環id。?的大小分別變化了A i fpf;逆變橋實際輸出電流U的變化率為
，其在t。。時間內， 勺變化量A U分別為
；在上升時間t。。內，若電流i ,能夠從滯環下限i d。?變化到 上限iup，A Il需要變化2 X化A i ref，即
[0033] 為使逆變橋實際輸出的電流1^上升，可選逆變橋輸出狀態有正電平11+或零電平兩 種狀態：
[0034] 選定逆變橋輸出正電平狀態時，電流i J勺變化速率為
其中U。為S電平逆 變器輸出電壓，L為=電平逆變橋后串聯電感；選定逆變橋輸出零電平狀態時，電流i,的變 化速率為
；;選定逆變橋輸出正電平時電流勺上升率大于選定逆變橋輸出零電平時 電流i J勺上升率；
[0035] 若逆變橋選定輸出零電平時電流i請卽多在限制時間T Imt內能夠達到上環，則選定 逆變橋輸出零電平狀態就能夠保證逆變橋開關管的最低開關頻率，進而保證逆變器的跟蹤 精度，否則選定逆變橋輸出正電平狀態，即當
時，選定逆變橋 輸出零電平狀態，否則選定逆變橋輸出正電平狀態。
[0036] S102、當逆變橋實際輸出的電流i郝指令電流i fw的差