[发明专利]用于T型NPC变流器的SVPWM调制方法

说明书

一种用于T型NPC变流器的SVPWM调制方法，以三相调制电压为出发点，直接分析任意调制周期内的开关状态，根据正负母线电压偏差的幅值、方向和调制电压绝对值最大相的电流方向确定补偿量的分配比和补偿方向，据此对小矢量进行可视重新分配。将小矢量分配比例与中点电位偏差幅度相关联，使用比例调节器调节，避免中点电位的Bang‑Bang控制导致的调制电压突变，降低谐波含量。

技术领域

本发明涉及一种T型NPC变流器的调制方法。

背景技术

储能变流器作为储能系统的关键部件，起到了连接电池和电网的功能。其主要功能是实现电池的充放电，能量的双向流动和并/离网运行模式的切换。

与两电平电路相比，三电平电路具有以下优点：输出电压波形为多电平，谐波小，所需滤波电感量小，有利于降低系统成本和损耗；开关损耗小，效率高；开关动作时电压变化率小，引起的EMI小等优点。

相较于其它三电平电路，T型NPC变流器具有损耗小、效率高等特点，因此T型NPC变流器在储能变流器系统中占有越来越重要的地位。

三电平调制算法通常以空间矢量调制算法为出发点进行分析计算。以最近三矢量(Nearest-Three-Vector，NTV)为例，在每个开关周期内首先需要判断参考电压矢量所在的扇区，选择距离参考矢量最近的三个电压空间矢量合成，根据伏秒积守恒原理计算出各个矢量的作用时间，在每个小扇区里面需要选择不同的矢量组合，每个矢量作用时间的表达式也有所异同，使得传统调制方法实现起来占用大量DSP中断时间。

同时，三电平变流器中普遍存在一个重要问题——中点电压波动。中点电压波动主要是由于直流侧滤波电容和开关管参数不一致、负载不平衡、开关状态对中点电压的影响不同而产生的，其实质是在每个开关周期内，当有电流流过中点时，直流侧上下两个电容充放电过程相反，此时中点电压产生波动。传统的NPC变流器三电平的中点电位控制算法仅考虑电流和中点电压偏差的方向，没有考虑偏差的大小，电流调制比幅值突变使得调制电压不平滑，影响谐波含量。

发明内容

本发明的目的是针对现有NPC三电平变流器中点电位控制方法的缺点，提出一种用于T型NPC变流器的带中点电位控制的SVPWM调制方法。

本发明以三相调制电压为出发点，直接分析任意调制周期内T型NPC变流器的开关状态，对小矢量进行可视分配。将小矢量分配比例与中点电位偏差幅度相关联，使用比例调节器调节，避免中点电位的Bang-Bang控制导致的调制电压突变，降低谐波含量。

本发明所述的SVPWM调制方法应用于采用三电平SVPWM调制策略的T型NPC变流器。应用本发明T型NPC变流器的SVPWM调制方法的T型NPC变流器包括：直流电压源、上母线直流分压电容、下母线直流分压电容、T型功率单元、滤波器LC及电网电压源。所述的直流电压源正极连接上母线直流分压电容，直流电压源的负极连接下母线直流分压电容，通过上母线直流分压电容和下母线直流分压电容将直流电压平均分配为两部分，以中点N为零电位，上母线直流分压电容上的电压幅值为U_dc/2,下母线直流分压电容上的电压幅值为-U_dc/2；上母线直流分压电容和下母线直流分压电容的后级接功率单元；T型功率单元的后级连接滤波器LC，滤波器LC的后级连接连接电网电压源。

本发明的具体实施步骤如下所述：

步骤1、对T型NPC变流器直流侧上母线直流分压电容C_p及下母线直流分压电容C_n的电压进行采样，直流侧正母线至电容中点N的电压采样值为U_dcp，U_dcp>0，直流侧负母线至电容中点的电压采样值为U_dcn，U_dcn<0；