一种级联H桥多电平逆变器的控制方法技术

本发明专利技术提供了一种级联H桥多电平逆变器的控制方法，涉及逆变器控制技术领域，包括电压外环控制和电流内环控制的双闭环控制方式，所述电压外环控制，采用PI(比例积分)调节，用于控制各逆变器单元直流侧实际电压之和跟踪参考电压；所述电流内环控制，采用PR(比例谐振)调节，用于使注入到电网的电流保持单位功率因数；所述双闭环控制方式，用于产生SPWM信号驱动所述级联H桥多电平逆变器的全桥电路，经输出滤波得到正弦交流电输出。本发明专利技术的级联H桥多电平逆变器的控制方法能够实现对交流信号的无静态误差跟踪，具有良好的输出特性和动态特性，对负载适应性强，对新能源并网和谐波补偿等技术问题具有较高的实用价值。

Control method of cascaded H bridge multilevel inverter

The present invention provides a control method of cascaded H bridge multilevel inverter, the inverter control relates to the technical field, including voltage loop double loop control and current loop, the voltage outer loop control, using PI (proportional integral) control, used to control the DC side voltage of the inverter unit actual and tracking the reference voltage; the current control, using PR (proportional resonant) regulation, for the current injected into the grid to maintain unity power factor; the double closed loop control mode for full bridge circuit generates a SPWM signal to drive the cascaded H bridge multilevel inverter, sinusoidal alternating current output by the output filter. The control method of the invention of the H bridge cascaded multilevel inverter can realize the AC signal without static error tracking, which has good performance and dynamic characteristics of load, strong adaptability, high technology and harmonic compensation on the practical value of the new energy grid.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及逆变器控制
，尤其涉及一种级联H桥多电平逆变器的控制方法。
技术介绍
级联H桥逆变器，具有电压等级高、功率等级大、电能质量好、易于模块化扩展、容错能力强、控制策略简单、不存在电压不均衡等优点，可以直接高压并网，广泛应用于大容量高压变频调速技术中，其控制方法也成为近年来研究的热点之一。级联H桥逆变器通常都使用双闭环PI控制的方式进行并网，即电压外环、电流内环采用PI调节来确保直流侧电压的稳定并且调节逆变器输出的并网电流的幅值。现有的PI调节具有原理简单、稳定性好、动态响应快等诸多优点。但是PI控制对于交流信号不能实现无差跟踪，因此对于指令电流信号为交流信号的电流内环而言不能再使用PI控制，必须改进。
技术实现思路
本专利技术提供了一种级联H桥多电平逆变器的控制方法，以解决现有的控制方法无法实现对交流信号的无静差跟踪的问题。本专利技术的具体技术方案如下：一种级联H桥多电平逆变器的控制方法，包括电压外环控制和电流内环控制的双闭环控制方式，其中：所述电压外环控制，采用输出电压瞬时值直接反馈，与数字控制器程序内的正弦表参考电压比较，电压调节器采用PI(比例积分)调节，所述电压调节器，用于控制各逆变器单元直流侧实际电压之和跟踪参考电压；所述电流内环控制，采用输出电感电流的反馈信号与电压控制器的输出电流进行比较，电流调节器采用PR(比例谐振)调节，所述电流调节器，用于使注入到电网的电流保持单位功率因数；所述双闭环控制方式，用于产生SPWM信号驱动所述级联H桥多电平逆变器的全桥电路，经输出滤波器得到正弦交流电输出，所述输出滤波器，用于消除高频电压谐波分量的影响。进一步地，所述PI调节，用于消除系统的稳态误差，提高系统的无差度，具有结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便的特点。优选地，所述PR调节，用于实现对交流信号的无静态误差跟踪，具有输出精度高，动态响应速度快的特点。优选地，所述输出滤波器采用LCL型滤波器，由滤波电感、滤波电容和网侧电感3部分组成，所述滤波电感用于对高频纹波分量进行分流，使逆变桥输出的高频分量尽可能多地流入电容支路，所述滤波电容用于为高频部分提供低阻通路，从而有效降低注入电网电流中的谐波电流分量，所述网侧电感和滤波电容用于对含有高次谐波的逆变器桥输出电流进行并联阻抗分流。进一步地，所述的LCL型滤波器采用无源阻尼法，所述无源阻尼法即在滤波回路中串入阻尼电阻，所述阻尼电阻用于防止输出回路发生谐振。本专利技术的级联H桥多电平逆变器的控制方法能够实现对交流信号的无静态误差跟踪，具有良好的输出特性和动态特性，对负载适应性强，对新能源并网和谐波补偿等技术问题具有较高的实用价值。附图说明图1为双闭环控制方式的结构示意图；图2为系统传递函数框图；图3为LCL型滤波器的结构示意图；图4为逆变器系统的参数设置图。具体实施方式本专利技术提供了一种级联H桥多电平逆变器的控制方法。以下结合附图对本专利技术技术方案作出说明。图1所示为级联H桥多电平逆变器双闭环控制方式的结构示意图，包括电压外环控制和电流内环控制的双闭环控制方式，其中：所述电压外环控制，采用输出电压瞬时值直接反馈，与数字控制器程序内的正弦表参考电压比较，电压调节器采用PI(比例积分)调节，所述电压调节器，用于控制各逆变器单元直流侧实际电压之和跟踪参考电压；所述电流内环控制，采用输出电感电流的反馈信号与电压控制器的输出电流进行比较，电流调节器采用用PR(比例谐振)调节，所述电流调节器，用于使注入到电网的电流保持单位功率因数；所述双闭环控制方式，用于产生SPWM信号驱动所述级联H桥多电平逆变器的全桥电路，经输出滤波器得到正弦交流电输出，所述输出滤波器，用于消除高频电压谐波分量的影响。作为一种优选，所述PI调节，用于消除系统的稳态误差，提高系统的无差度，具有结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便的特点。作为一种优选，所述PR调节，用于实现对交流信号的无静态误差跟踪，具有输出精度高，动态响应速度快的特点。图2为系统传递函数框图，其中R为电阻值；C为电容值；L为电感值；Ku、Ti分别为电压环PI调节的比例系数和积分系数；Ki为电流环的比例系数；K为SPWM控制的比例系数；Kif为电感电流ilf的反馈系数，Kuf为输出电压uo的反馈系数，uref为正弦参考电压。外特性是衡量逆变器性能的一个重要指标，逆变器的外特性越硬，其输出电压受负载的影响越小，即逆变器从空载到满载过程中输出电压的变化量越小。面对双环系统的外特性进行具体分析。根据图2的传递函数框图可得纯阻性负载时系统的开环传递函数为： G ( s ) H ( s ) = k u f k i f k i K R ( k u + 1 T i s ) L f C f Rs 2 + k i k i f KC f R s + L f s + k i k i f K + R - - - ( 1 ) ]]>空载时系统的闭环传递函数为： G (本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种级联H桥多电平逆变器的控制方法，其特征在于：包括电压外环控制和电流内环控制的双闭环控制方式，其中：所述电压外环控制，采用输出电压瞬时值直接反馈，与数字控制器程序内的正弦表参考电压比较，电压调节器采用PI(比例积分)调节，所述电压调节器，用于控制各逆变器单元直流侧实际电压之和跟踪参考电压；所述电流内环控制，采用输出电感电流的反馈信号与电压控制器的输出电流进行比较，电流调节器采用PR(比例谐振)调节，所述电流调节器，用于使注入到电网的电流保持单位功率因数；所述双闭环控制方式，用于产生SPWM信号驱动所述级联H桥多电平逆变器的全桥电路，经输出滤波器得到正弦交流电输出，所述输出滤波器，用于消除高频电压谐波分量的影响。

【技术特征摘要】
1.一种级联H桥多电平逆变器的控制方法，其特征在于：包括电压外环控制和电流内环控制的双闭环控制方式，其中：所述电压外环控制，采用输出电压瞬时值直接反馈，与数字控制器程序内的正弦表参考电压比较，电压调节器采用PI(比例积分)调节，所述电压调节器，用于控制各逆变器单元直流侧实际电压之和跟踪参考电压；所述电流内环控制，采用输出电感电流的反馈信号与电压控制器的输出电流进行比较，电流调节器采用PR(比例谐振)调节，所述电流调节器，用于使注入到电网的电流保持单位功率因数；所述双闭环控制方式，用于产生SPWM信号驱动所述级联H桥多电平逆变器的全桥电路，经输出滤波器得到正弦交流电输出，所述输出滤波器，用于消除高频电压谐波分量的影响。2.如权利要求1所述的级联H桥多电平逆变器的控制方法，其特征在于：所述PI调节，用于消除系统的稳态误差，提高系统的无差度，具...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁其平，王绍源，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12