RU2588257C1 - Method of balance of voltages on capacitors of single-phase three-level converter with locking diodes - Google Patents
Method of balance of voltages on capacitors of single-phase three-level converter with locking diodes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2588257C1 RU2588257C1 RU2015109985/07A RU2015109985A RU2588257C1 RU 2588257 C1 RU2588257 C1 RU 2588257C1 RU 2015109985/07 A RU2015109985/07 A RU 2015109985/07A RU 2015109985 A RU2015109985 A RU 2015109985A RU 2588257 C1 RU2588257 C1 RU 2588257C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitors
- combinations
- phase
- voltages
- balance
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 230000000051 modifying Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 4
- APWFTHDYKJHNEV-NDEPHWFRSA-N (19S)-10,19-diethyl-19-hydroxy-14,18-dioxo-17-oxa-3,13-diazapentacyclo[11.8.0.0²,¹¹.0⁴,⁹.0¹⁵,²⁰]henicosa-1(21),2,4,6,8,10,15(20)-heptaen-7-yl 4-aminopiperidine-1-carboxylate Chemical compound C1=C2C(CC)=C3CN(C(C4=C([C@@](C(=O)OC4)(O)CC)C=4)=O)C=4C3=NC2=CC=C1OC(=O)N1CCC(N)CC1 APWFTHDYKJHNEV-NDEPHWFRSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления однофазным трехуровневым преобразователем с фиксирующими диодами при создании электротехнических систем, например при создании систем генерирования переменного тока.The present invention relates to the field of electrical engineering and can be used to control a single-phase three-level converter with fixing diodes when creating electrical systems, for example, when creating systems for generating alternating current.
Известен способ баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами (статья Wen Sheng Song, XiaoYun Feng и др. "A neutral point voltage regulation method with SVPWM control for single-phase three-level NPC converters" - Proceedings of the Conference on Vehicle Power and Propulsion, Harbin, September 3-5, 2008, PP. 1-4), при котором снимают информацию с датчика о переменном токе, проводят dq преобразование, определяют токи конденсаторов звена постоянного тока с учетом комбинаций состояния ключей, рассчитывают ток средней линии, рассчитывают разницу напряжений конденсаторов, рассчитывают времена перераспределения длительностей включения комбинаций состояния ключей, отвечающих за баланс напряжений конденсаторов, формируют импульсы управления соответствующими транзисторами.There is a method of balancing the voltage across the capacitors of a single-phase three-level converter with fixing diodes (article Wen Sheng Song, XiaoYun Feng, etc. "A neutral point voltage regulation method with SVPWM control for single-phase three-level NPC converters" - Proceedings of the Conference on Vehicle Power and Propulsion, Harbin, September 3-5, 2008, PP. 1-4), in which information is taken from the sensor about alternating current, dq conversion is carried out, the currents of the DC link capacitors are determined taking into account the key state combinations, the middle line current is calculated , calculate the voltage difference of the capacitors, calculate the time to redistribute the duration of the inclusion of combinations of the state of the keys responsible for the voltage balance of the capacitors form control pulses of the corresponding transistors.
В указанном способе недостатком является то, что каждая операция производится с погрешностью, что приводит к накапливанию ошибки и снижению точности способа управления однофазным трехуровневым преобразователем с фиксирующими диодами.In this method, the disadvantage is that each operation is performed with an error, which leads to the accumulation of errors and a decrease in the accuracy of the control method of a single-phase three-level converter with fixing diodes.
Кроме того, известен способ баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами (статья Zhang Zhi, Xie Yun-xiang, Huang Wei-ping и др. "A New SVPWM Method for Single-phase Three-level NPC Inverter and the Control Method of Neutral Point Voltage Balance" - Proceedings of the International Conference on Electrical Machines and Systems, Tokyo, November 15-18, 2009, PP. 1-4), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и заключающийся в том, что на такте широтно-импульсной модуляции выбирают комбинации состояний ключей, отвечающие за формирование задающего вектора, формируют импульсы управления согласно выбранным комбинациям состояний ключей, сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами.In addition, a method is known for balancing the voltage across capacitors of a single-phase three-level converter with fixing diodes (article Zhang Zhi, Xie Yun-xiang, Huang Wei-ping, etc. "A New SVPWM Method for Single-phase Three-level NPC Inverter and the Control Method of Neutral Point Voltage Balance "- Proceedings of the International Conference on Electrical Machines and Systems, Tokyo, November 15-18, 2009, PP. 1-4), which is the prototype of the present invention and consists in the fact that the pulse-width modulation select combinations of key states responsible for the formation of the master vector, form control pulses according to nnym combinations of states of keys generated control pulses are fed to the inputs of a single-phase three-level inverter transistors with clamping diodes.
В указанном способе недостатком является то, что на такте широтно-импульсной модуляции присутствуют временные интервалы, соответствующие комбинациям состояний ключей, не отвечающие за баланс напряжений на конденсаторах звена постоянного тока, что приводит к сокращению временных интервалов комбинаций состояний ключей, воздействующих на баланс напряжений конденсаторов и, следовательно, к уменьшению скорости баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока.In this method, the disadvantage is that on the pulse-width modulation cycle there are time intervals corresponding to combinations of key states that are not responsible for the voltage balance on the capacitors of the DC link, which leads to a reduction in the time intervals of combinations of key states affecting the voltage balance of capacitors and , consequently, to a decrease in the speed of the voltage balance on the capacitors of the DC link.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами при реализации векторной широтно-импульсной модуляции, при котором устраняются временные интервалы, соответствующие комбинациям состояний ключей, не отвечающим за баланс напряжений на конденсаторах звена постоянного тока, что приводит к увеличению временных интервалов комбинаций состояний ключей, воздействующих на баланс напряжений конденсаторов и, следовательно, к увеличению скорости баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока.The objective of the invention is to create a method of balancing the voltage on the capacitors of a DC link of a single-phase three-level converter with fixing diodes when implementing vector pulse-width modulation, which eliminates time intervals corresponding to combinations of states of keys that are not responsible for the voltage balance on the capacitors of a DC link, which leads to an increase in the time intervals of combinations of key states affecting the voltage balance of the capacitor in and, therefore, to increase the speed of the voltage balance on the capacitors of the DC link.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами на такте широтно-импульсной модуляции выбирают комбинации состояний ключей, отвечающие за формирование задающего вектора, формируют импульсы управления согласно выбранным комбинациям состояний ключей, сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами, а из выбранных комбинаций состояний ключей исключают комбинации, которые не реализуют баланс напряжений на конденсаторах.The problem is achieved in that in the known method of balancing the voltage on the capacitors of a single-phase three-level converter with fixing diodes on the pulse-width modulation cycle, key state combinations responsible for the formation of the master vector are selected, control pulses are formed according to the selected key state combinations, the generated control pulses are fed to transistor inputs of a single-phase three-level converter with fixing diodes, and from the selected combinations of states lyuchey exclude combinations which do not implement the stress balance of the capacitors.
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующая предложенный способ баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами. На фиг. 2 представлена векторная диаграмма, поясняющая способ баланса.In FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements the proposed method of balancing the voltage across the capacitors of a single-phase three-level converter with fixing diodes. In FIG. 2 is a vector diagram illustrating a balance method.
Устройство (фиг. 1) содержит однофазный трехуровневый преобразователь с фиксирующими диодами (ОТП) - 1. В звене постоянного тока преобразователя 1 последовательно соединены конденсаторы С1 и С2 - 2 и 3. К данным конденсаторам подключены датчики напряжений конденсаторов 4, 5. Выходы датчиков 4 и 5 подключены к блоку 6 - схема вычисления разности напряжений конденсаторов С1 и С2. Блок 6 соединен со схемой выбора комбинаций состояния ключей - блок 7. Выход блока 7 соединен со входом блока широтно-импульсной модуляции - 8.The device (Fig. 1) contains a single-phase three-level converter with fixing diodes (OTP) - 1. In the DC link of the
Способ баланса напряжений на конденсаторах ОТП осуществляется следующим образом: напряжения с конденсаторов С1 и С2 - 3 и 4 снимается датчиками 5, 6 и подаются на вход блока 6. В этом блоке вычисляют разницу напряжений конденсаторов С1 и С2. Результат вычисления подают в блок 7, где выбирают комбинации состояния ключей, отвечающие только за баланс напряжений конденсаторов звена постоянного тока С1 и С2. Данные комбинации состояний ключей поступают в блок 8, где формируют импульсы управления транзисторами ОТП для осуществления баланса напряжений на конденсаторах С1 и С2.The method of balancing the voltages on the OTP capacitors is as follows: the voltage from capacitors C1 and C2 - 3 and 4 is removed by
Таким образом, отсутствие комбинаций состояний ключей при формировании импульсов управления ОТП, не отвечающих за баланс напряжений на конденсаторах, является условием повышения скорости баланса напряжений конденсаторов С1 и С2.Thus, the absence of combinations of key states during the formation of OTP control pulses that are not responsible for the voltage balance on the capacitors is a condition for increasing the voltage balance speed of the capacitors C1 and C2.
Покажем это, проанализировав электромагнитные процессы в однофазном трехуровневом преобразователе.We show this by analyzing the electromagnetic processes in a single-phase three-level converter.
При синтезе задающего вектора V* на такте широтно-импульсной модуляции в пределах первого сектора I (Фиг. 2) запишем в общем виде выражения для напряжений на конденсаторах С1 и С2In the synthesis of the driving vector V * at the pulse-width modulation cycle within the first sector I (Fig. 2), we write in a general form the expressions for the voltages on the capacitors C1 and C2
где i~, Z - ток и комплексное сопротивление звена переменного тока, XC1 и XC2 - реактивное сопротивление конденсаторов, UC10, UC20 - начальные средние значения напряжений на конденсаторах С1 и С2 соответственно.
Скорость изменения напряжений на конденсаторах определяется как сумма приращений напряжений, отнесенная к интервалу времениThe rate of change of voltage across the capacitors is defined as the sum of the voltage increments, referred to the time interval
где N - номер сектора.where N is the sector number.
Определим приращение напряжений на конденсаторах С1 и С2 в первом секторе в видеDefine the voltage increment on the capacitors C1 and C2 in the first sector in the form
Величина UC10 - UC20 отражает разницу начальных значений напряжений на конденсаторах.
Соответственно, исключив из (4)
Техническим результатом является создание способа баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами при реализации векторной широтно-импульсной модуляции, при котором устраняются временные интервалы, соответствующие комбинациям состояний ключей, не отвечающим за баланс напряжений на конденсаторах звена постоянного тока, что приводит к увеличению временных интервалов комбинаций состояний ключей, воздействующих на баланс напряжений конденсаторов и, следовательно, к увеличению скорости баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока.The technical result is the creation of a method of balancing the voltage at the capacitors of a DC link of a single-phase three-level converter with fixing diodes during the implementation of vector pulse-width modulation, in which time intervals corresponding to combinations of key states that are not responsible for the voltage balance at the capacitors of a DC link are eliminated, which leads to increase the time intervals of combinations of key states affecting the voltage balance of capacitors and traces it is necessary to increase the speed of the voltage balance across the capacitors of the DC link.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2588257C1 true RU2588257C1 (en) | 2016-06-27 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730279C2 (en) * | 2016-07-05 | 2020-08-21 | Сьюпергрид Инститьют | Internal converter energy control module |
RU224464U1 (en) * | 2023-11-09 | 2024-03-26 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | POWER INVERTER MODULE FOR ELECTRICAL COMPLEXES AND ELECTRICAL ENERGY CONVERSION SYSTEMS |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2269196C1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-01-27 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Voltage converter built around combined circuit arrangement |
RU2410831C1 (en) * | 2007-05-31 | 2011-01-27 | Мицубиси Электрик Корпорейшн | Device for electric power transformation |
CN103095168A (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-08 | 阿尔斯通技术有限公司 | Voltage Source Converter (VSC) With Neutral-point-clamped (NPC) Topology And Method For Operating Such Voltage Source Converter |
EP2725700A1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-04-30 | ABB Technology AG | Controlling a modular multi-level converter |
US8934276B2 (en) * | 2012-08-16 | 2015-01-13 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | DC-link voltage balancing control for multilevel inverters |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2269196C1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-01-27 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Voltage converter built around combined circuit arrangement |
RU2410831C1 (en) * | 2007-05-31 | 2011-01-27 | Мицубиси Электрик Корпорейшн | Device for electric power transformation |
CN103095168A (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-08 | 阿尔斯通技术有限公司 | Voltage Source Converter (VSC) With Neutral-point-clamped (NPC) Topology And Method For Operating Such Voltage Source Converter |
US8934276B2 (en) * | 2012-08-16 | 2015-01-13 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | DC-link voltage balancing control for multilevel inverters |
EP2725700A1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-04-30 | ABB Technology AG | Controlling a modular multi-level converter |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730279C2 (en) * | 2016-07-05 | 2020-08-21 | Сьюпергрид Инститьют | Internal converter energy control module |
RU224464U1 (en) * | 2023-11-09 | 2024-03-26 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | POWER INVERTER MODULE FOR ELECTRICAL COMPLEXES AND ELECTRICAL ENERGY CONVERSION SYSTEMS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6352477B2 (en) | Voltage balance control device and voltage balance control method for flying capacitor multi-level converter | |
CN103414363B (en) | A kind of three-phase tri-level converter electric capacity potential balance control method and system | |
JP6377310B1 (en) | Power converter | |
JP5831444B2 (en) | Rotating machine control device | |
Lienhardt et al. | Digital sliding-mode observer implementation using FPGA | |
US9906168B2 (en) | Power converting apparatus, control device, and method for controlling power converting apparatus | |
EP2966767B1 (en) | Power converter controller | |
US9337755B2 (en) | Motor control apparatus | |
JP4823802B2 (en) | Inverter device and PWM control method for the inverter device | |
CN104682716B (en) | Two staggered converters and its control method | |
CN104702138B (en) | Pass through PWM waveform modification method during single resistance detection DC bus current | |
JP2008040664A5 (en) | ||
CN106487265A (en) | Power-converting device, phase current detector and phase current detection method | |
CN103078520A (en) | Frequency converter device and over-current protection method thereof | |
Li et al. | A general interpolated model of voltage source converters for real-time simulation and hil test applications | |
JP2009112143A (en) | Device and method of controlling three-phase ac motor | |
JP7117893B2 (en) | Method for identifying the electrical resistance of the rotor of an electric motor | |
JP2015192578A (en) | Voltage detection device and voltage/current detection device | |
RU2588257C1 (en) | Method of balance of voltages on capacitors of single-phase three-level converter with locking diodes | |
JP6889026B2 (en) | Power converter | |
CN103427695B (en) | A kind of three-phase five-level converter electric capacity potential balance control method and system | |
KR101668431B1 (en) | Method and apparatus for estimating voltage of sub-module of modular multi-level converter | |
JP6685967B2 (en) | Control device for DC / DC converter | |
RU2522036C2 (en) | Method for control of three-phase voltage inverter with current stabilisation at transfer to overload mode | |
JP6685966B2 (en) | Control device for DC / DC converter |