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申请/专利权人：合肥工业大学

摘要：本发明公开了一种基于复用型三相四桥臂逆变器的有源功率解耦控制方法，属于电气工程领域。本发明的目的是解决由三相四桥臂逆变器带不平衡负载导致的直流侧二倍频功率脉动问题。步骤包括正负序分离、正负零序分序控制、直流侧纹波电流和解耦电容平均电压动态调节双外环控制、功率解耦单元内环控制、负载电压调制波生成。相比现有技术，本发明对直流侧低频电流纹波有更好的抑制效果，提高了复用型三相四桥臂逆变器应对不平衡负载的能力。

主权项：1.一种基于复用型三相四桥臂逆变器的有源功率解耦控制方法，所述复用型三相四桥臂逆变器的拓扑包括直流电源、两个直流母线电容、复用电路和三相电路，其中，所述两个直流母线电容串联后与直流电源并联，其接点记为直流侧中点0；所述三相电路包括三相桥臂、三相滤波电感Lx、三相滤波电容Cx和三相负载Zx，x表示相序，x＝a，b，c；所述三相桥臂包括6个带反并联二极管的开关管Sxj，j表示每个桥臂上开关管的序号，j＝1，2；所述开关管Sx1的发射极与开关管Sx2的集电极相接构成x相桥臂，其接点记为点Dx，且点Da、点Db和点Dc构成三相桥臂的输出端，该输出端接三相滤波电感Lx，三相滤波电感Lx的另一端接三相负载Zx，三相负载Zx的另一端的三相接在一起，且接点记为中性点n；三相滤波电容Cx正极的三相接在同一相序的滤波电感Lx与三相负载Zx之间，负极一起连接到中性点n；所述复用电路包括两个带反并联二极管的开关管Snj、复用滤波电感Ln、解耦电容C0；所述开关管Sn1的集电极接直流正母线，开关管Sn2的发射极接直流负母线，开关管Sn1的发射极与开关管Sn2的集电极相接构成复用桥臂，其接点记为复用桥臂中点N，复用滤波电感Ln的一端接复用桥臂中点N，另一端接中性点n和解耦电容C0的正极，解耦电容C0的负极接直流负母线；将复用桥臂中点N和中性点n的连线记为中线；其特征在于，所述控制方法包括正负序分离、正负零序分序控制、直流侧纹波电流和解耦电容平均电压动态调节双外环控制、功率解耦单元内环控制、负载电压调制波生成，步骤如下：步骤1，正负序分离对三相负载Zx的电压进行采样得到三相负载电压uxn，对三相滤波电感Lx处的电流进行采样得到三相滤波电感电流iLx；对三相负载电压uxn和三相滤波电感电流iLx进行正负序分离，得到正序d轴负载电压正序q轴负载电压负序d轴负载电压负序q轴负载电压零序负载电压正序d轴电感电流正序q轴电感电流负序d轴电感电流负序q轴电感电流和零序电感电流步骤2，正负零序分序控制对正序d轴负载电压正序q轴负载电压正序d轴电感电流正序q轴电感电流正序控制得到正序d轴调制波和正序q轴调制波对负序d轴负载电压负序q轴负载电压负序d轴电感电流负序q轴电感电流负序控制得到负序d轴调制波和负序q轴调制波对零序负载电压零序电感电流零序控制得到零序分量调制波步骤3，直流侧纹波电流和解耦电容平均电压动态调节双外环控制步骤3.1，对直流电源输出电流进行采样得到直流电流is，将直流电流is通过带通滤波器滤波后得到纹波电流ir，令纹波电流参考值ir_ref＝0，将纹波电流ir和纹波电流参考值ir_ref通过直流侧纹波电流外环控制器控制，得到第一解耦电容电流指令值iCd_ref1，其表达式为： 其中，k5P为直流侧纹波电流外环控制器的比例系数，k5I为直流侧纹波电流外环控制器的积分系数，s为拉普拉斯算子；步骤3.2，对直流母线电压进行采样得到直流电压Udc；根据正序d轴负载电压正序q轴负载电压负序d轴电感电流负序q轴电感电流i计算得到解耦电容平均电压参考值uCd_ave_ref，其计算式为： 其中，ξ为安全系数，w为角频率，Cd为解耦电容C0的容值；步骤3.3，对解耦电容C0处的电压进行采样得到解耦电容电压uCd，将解耦电容电压uCd通过低通滤波器滤波后得到解耦电容平均电压uCd_ave；将解耦电容平均电压参考值uCd_ave_ref和解耦电容平均电压uCd_ave通过解耦电容平均电压动态调节外环控制器控制，得到第二解耦电容电流指令值iCd_ref2，其表达式为： 其中，k6P为解耦电容平均电压动态调节外环控制器的比例系数，k6I为解耦电容平均电压动态调节外环控制器的积分系数；步骤4，功率解耦单元内环控制对流过中线的电流进行采样得到中线电流in，计算得到复用滤波电感电流指令值iLn_ref，iLn_ref＝icd_ref1+icd_ref2+in；对复用滤波电感Ln处的电流进行采样得到复用滤波电流iLn，将复用滤波电感电流指令值iLn_ref和复用滤波电感电流iLn通过功率解耦单元内环控制器控制，得到功率解耦单元内环控制器的输出uLn_ref，其表达式为： 其中，k7P为功率解耦单元内环调节器内环控制器的比例系数，k7I为功率解耦单元内环控制器的积分系数，s为拉普拉斯算子；根据功率解耦单元内环控制器的输出uLn_ref，并经过前馈和增益环节，得到复用桥臂相对于直流侧中点0的调制波dN0，其表达式为： 步骤5，负载电压调制波生成将步骤2中的正序d轴调制波正序q轴调制波通过正序同步旋转坐标系到静止坐标系的变换得到三相调制波正序分量将步骤2中的负序d轴调制波负序q轴调制波通过负序同步旋转坐标系到静止坐标系的变换得到三相调制波负序分量将三相调制波正序分量三相调制波负序分量和步骤2中的零序分量调制波合成得到三相桥臂相对于复用桥臂中点N的调制波dxN；计算得到三相桥臂相对于直流侧中点0的调制波dx0，dxO＝dxN+dNO。

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