一种基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的方法，该三相两电平拓扑结构包括三相全控整流桥、直流母线电容、三相全控逆变桥、整流侧与逆变侧的LCL滤波电路以及与电网电压进行耦合的串联变压器,控制器DSP经运算生成调制波，经PWM调制后生成PWM信号控制三相全控逆变桥的开关状态,具体的,控制器DSP经运算生成调制波，控制器DSP内设置调制波幅值的比较阈值,调制波在载波的波峰与波谷均进行采样，通过实际采样得到的调制波幅值与比较阈值进行比较以确定刷新装载的时刻。该方法有效消除了数字控制延时问题，解决了控制延时对系统所带来的不利影响。对系统所带来的不利影响。对系统所带来的不利影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子设备的应用与发展，基于电力电子设备的数字控制由于优越的性能而得到广泛的应用于发展。在并网逆变器、储能变流器以及电能治理的设备中得到了很高的应用。但是由于数字控制固有的采样计算延时以及PWM延时问题严重限制了系统的控制带宽，同时也影响了系统的稳态与动态性能。
[0003]常规采用的减小控制延时的方法主要有波峰波谷双采样刷新的方法、有采样时刻靠近刷新时刻的方法、有多次采样刷新的方法等。波峰波谷双采样刷新是在载波的波峰波谷均实施采样，当前采样计算得到的调制波在下一个采样时刻更新，其本质上仍是滞后采样的方式，滞后延时半个载波周期；多次采样以及采样时刻靠近刷新时刻的方法，可有效减小控制延时，但是电感电流采样时刻不在电感电流的纹波的平均值处，会引入开关噪声对系统的控制产生影响；还有一些学者对预测控制进行研究，但是该控制依赖于系统的控制模型的精度，实际系统硬件参数的变化容易产生预测偏差影响系统的稳定性。上述所提及的方式虽然在一定程度上减小了控制延时，但是并没有完全消除控制延时，对系统的稳定裕度仍然有一定的影响。
[0004]现有技术中常用的为解决采样计算延时限制最大占空比问题而采用的双采样双刷新的调制过程参见图1所示，图中V
tri
为载波三角波峰值，V
inv
为拓扑桥臂逆变输出电压，V
m<br/>为调制波，在此定义调制波大于载波V
tri
时PWM输出为正逻辑，逆变器输出高电平，即占空比大小与调制波成正比；定义在没有控制延时的情况下，在波峰与波谷采样后立即刷新得到的调制波为V
m1
；但是实际的情况是因为DSP处理器的存在采样与计算的延时，在波峰与波谷采样后会有采样计算延时T
d
，在延时后得到的调制波为V
m2
。
[0005]采样计算延时T
d
的存在限制输出最大占空比的大小，图中为调制波幅值为正值时的调制状态，如区间
③
所示由于采样计算延时间T
d
大于负向占空比的50%的时间导致调制波更新前调制波已经与载波相交，因此限制了输出最大占空比的大小；当调制波幅值为负值时，当调制波幅值大于一定的程度且在波谷采样计算并更新调制波时也会出现在调制波完成更新前与载波相交的情况；基于此可知采样计算的延时时间限制了占空比的大小无法实现0%-100%范围的变化。由于采样延时限制了占空比的范围，图2中双采样双刷新的调制方式采用滞后一拍延时刷新的方式刷新调制波，即在当前采样周期计算得到的调制波不立即刷新而是在下一个采样周期开始时立即刷新调制波，虽然解决了占空比限制的问题但是仍然存在一拍的控制延时影响系统的带宽与稳定裕度。
[0006]如何解决上述存在的串联有源电压质量调节器存在的问题，是本领域技术人员致力于解决的事情。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的方法，所述三相两电平拓扑结构包括三相全控整流桥、直流母线电容、三相全控逆变桥、整流侧与逆变侧的LCL滤波电路以及与电网电压进行耦合的串联变压器,控制器DSP经运算生成调制波，经PWM调制后生成PWM信号控制三相全控逆变桥的开关状态,具体的,控制器DSP经运算生成调制波，控制器DSP内设置调制波幅值的比较阈值,调制波在载波的波峰与波谷均进行采样计算，通过实际采样得到的调制波幅值与阈值进行比较以确定刷新装载的时刻，设定调制波大于阈值时，在三角载波波谷处立即刷新调制波；设定调制波小于阈值时，在三角载波波峰处立即刷新调制波。
[0009]作为一种具体的实施方式，设定比较阈值为0，若调制波幅值为0,则输出占空比为50%；当调制波幅值为正值时，输出占空比大于50%；当调制波幅值为负值时，占空比小于50%。
[0010]作为一种具体的实施方式，控制器DSP中配置的采样中断的频率为载波频率的两倍。
[0011]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：1）本专利技术提出基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的方法，相较于多次采样，采样时刻为开关管导通和关断时刻，不会引入高频开关噪声而造成采样信号的畸变；2）本专利技术中，调制波幅值为正值时实施波谷采样并立即刷新，调制波幅值为负值时波峰处采样并立即刷新，可以完全消除数字控制延时，避免控制延时对系统带来的不利影响，提高了系统带宽增加了系统的稳定裕度；3）本专利技术中，控制器中配置采样中断的频率为载波频率的两倍，实现了三角载波的波峰波谷采样，根据调制波幅值与设定的阈值进行比较判断调制波刷新装载的时刻，易于在控制器DSP中实现。
附图说明
[0012]图1为现有技术中常见的双采样双刷新的调制过程；图2为本专利技术中三相两电平拓扑结构的系统结构图；图3为本专利技术中基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的调整过程图。
具体实施方式
[0013]下面结合附图及具体实施例来对本专利技术的技术方案作进一步的阐述。
[0014]一种基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的方法，参见图2所示，所述三相两电平拓扑结构包括三相全控整流桥、直流母线电容、三相全控逆变桥、整流侧与逆变侧的LCL滤波电路以及与电网电压进行耦合的串联变压器,控制器DSP通过对实际系统采集的电压电流信号进行运算处理生成调制波，经PWM调制后（即经过控制环输出调制波与载波对比）生成PWM信号控制三相全控逆变桥的开关状态。
[0015]所述控制器 DSP采样电压电流双闭环控制，根据现有处理器的运行速度及系统的
开关频率，调制波采样计算的时间一般小于1/4个开关周期，调制波在载波的波峰与波谷处都进行采样，双极性体调制的方式下，控制器DSP内设置调制波幅值的比较阈值为0，判断调制波幅值是否大于阈值确定刷新装载的时刻；双极性调制的方式下，设定调制波大于载波的情况下输出为正电平，若调制波幅值为0则输出占空比固定为50%，当调制波幅值为正值时输出占空比大于50%，当调制波幅值为负值时输出占空比小于50%即负向占空比大于50%；该双采样单刷新方法具体实施为：当调制波幅值为正值时，在三角载波波谷实施采样计算并立即刷新调制波，可知调制与载波相交前可完成采样计算，此时实施立即刷新可以很好的消除控制延时；当调制波负值为负值时，在三角载波波峰处实施采样计算并立即刷新调制波，由于负向占空比大于50%且在波峰处实施采样，可知在采样完成后立即刷新仍然可以保证在调制波与三角波相交前完成调制波的采样计算，基于以上可以实现输出占空比0%-100%的变化，消除数字控制的延时。
[0016]参见图3所示，为基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的过程。根据调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三相两电平拓扑结构的双采样单刷新的方法，其特征在于，所述三相两电平拓扑结构包括三相全控整流桥、直流母线电容、三相全控逆变桥、整流侧与逆变侧的LCL滤波电路以及与电网电压进行耦合的串联变压器,控制器DSP经运算生成调制波，经PWM调制后生成PWM信号控制三相全控逆变桥的开关状态,具体的,控制器DSP经运算生成调制波，控制器DSP内设置调制波幅值的阈值,调制波在载波的波峰与波谷均进行采样，通过实际采样得到的调制波幅值与阈值进行比较以确定刷新装载的时刻，设定调制波大于阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森，王萍，周大磊，吴隆辉，高鹏，
申请(专利权)人：苏州爱科赛博电源技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：