[发明专利]一种三电平变流器中点电位平衡控制方法

说明书

本发明公开了一种三电平变流器中点电位平衡控制方法，包括：根据中点电位偏移时小矢量幅值的变化情况，对三电平变流器的空间矢量进行重新分区；根据中点电位偏移时成对小矢量幅值改变情况，计算中点电位不平衡度；选择有利于平衡中点电位的小矢量，并根据中点电位不平衡度进行参考电压矢量合成；使用参考电压矢量精确控制三电平变流器的中点电位。本发明既能在全调制度下消除中点电位的低频波动、有效治理中点电位偏移、提高时间计算精度，又比传统虚拟空间矢量方法开关损耗更低，动态性能更好。

技术领域

本发明涉及电力电子变流技术领域，特别地，涉及一种三电平变流器中点电位平衡控制方法。

背景技术

三电平的拓扑结构自1981年被日本学者Nabae A等人提出以来，就受到了广泛关注。三电平变流器相比两电平变流器开关管承受电压应力更小，输出谐波性能更好，因此在就在中高压交流传动、柔性输电、电网无功补偿和吸收等高压大功率领域得到了广泛的应用。

中点电位不平衡是二极管箝位型三电平逆变器的固有问题，一直以来也是三电平逆变器研究的热点问题。中点电位不平衡是指直流母线两串联电容电压不相等。中点电位的不平衡会大幅增加输出电压和电流谐波，导致开关管承受应力变大，甚至造成负载电机转矩大幅震荡。中点电位的不平衡包括中点电位的低频振荡和偏移，要使中点电位平衡，必须消除中点电位的偏移和低频振荡。

三电平调制算法大都从两电平调制算法延伸而来，主要有载波脉宽调制(pulsewidth modulation，SPWM)和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)。载波脉宽调制方法向调制波中注入优化的零序电压，改变某些开关状态的作用时间，从而改变中点电流，控制中点电位；空间矢量脉宽调制方法根据中点电压偏移和负载电流的方向来分配小矢量和中矢量的作用时间来平衡中点电位。传统的虚拟空间矢量方法根据中点电位偏移方向，调整成对小矢量的作用时间，增加有利于中点电位平衡的小矢量作用时间，减少不利于中点电位平衡的小矢量作用时间，平衡中点电位的偏移。但这类方法没有考虑到中点电位偏移时成对小矢量幅值不相等，对矢量时间的计算不精确；且由于使用成对两个小矢量，会使得动态响应较慢，开关损耗大。

针对现有技术中空间矢量脉宽调制法对矢量时间的计算不精确、动态响应较慢、开关损耗大的问题，目前尚未有有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种三电平变流器中点电位平衡控制方法，既能在全调制度下消除中点电位的低频波动、有效治理中点电位偏移、提高时间计算精度，又比传统虚拟空间矢量方法开关损耗更低，动态性能更好。

根据本发明的一个方面，提供了一种三电平变流器中点电位平衡控制方法。

根据本发明提供的三电平变流器中点电位平衡控制方法包括：

根据中点电位偏移时小矢量与中矢量的幅值变化情况，对三电平变流器的空间矢量进行重新分区；

根据中点电位偏移时成对小矢量幅值改变情况，计算中点电位不平衡度；

选择有利于平衡中点电位的小矢量，并根据中点电位不平衡度进行参考电压矢量合成；

使用参考电压矢量精确控制三电平变流器的中点电位。

其中，对三电平变流器的空间矢量进行重新分区，为将三电平空间矢量的一个大扇区均分为三个小扇区。

其中，根据中点电位不平衡度进行参考电压矢量合成，为将中点电位不平衡度作为描述成对小矢量幅值改变的参量参与参考电压矢量合成。

并且，根据中点电位不平衡度进行参考电压矢量合成，还包括将虚拟中矢量加入参考电压矢量的合成中，其中，虚拟中矢量为中矢量与两个相邻小矢量的矢量和。