[發明專利]基于三分區式的三電平逆變器中點電壓的控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010021606.9
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111092562B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 馬文川;汪光亞;任艷杰;馮玉廣;房俊龍
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于三分區式的三電平逆變器中點電壓的控制方法及系統。該方法包括：利用三分區方式對三電平空間矢量圖的進行劃分；構建三分區式空間矢量區域劃分結果中的虛擬空間矢量；基于最近三虛擬矢量合成法則，根據參考電壓矢量和伏秒平衡方程，計算得到虛擬大矢量、虛擬中矢量和虛擬零矢量的作用時間；根據虛擬中矢量的作用時間，確定偏移時間；根據虛擬大矢量、虛擬中矢量、虛擬零矢量、偏移時間，確定每個虛擬空間矢量對應的開關狀態的作用時間；根據每個小區中每個虛擬空間矢量對應的開關狀態的作用時間，對三電平逆變器進行調制。本發明可以削弱中點電壓振蕩，提高NPC型逆變器的輸出性能。

技術領域

本發明涉及中點電壓控制領域，特別是涉及一種基于三分區式的三電平逆變器中點電壓的控制方法及系統。

背景技術

為應對生活生產的實際需要，及電力電子技術的快速發展，使得更多的高壓大功率的逆變器投入應用，中點箝位型(NPC)拓撲結構在三電平逆變器中應用最為廣泛，而其存在的中點電位不平衡缺陷極大的限制了其發展。中點電壓作為系統高效穩定運行的重要指標之一，它的穩定與否直接影響到逆變輸出的波形質量。假若中點電壓存在較大的不平衡，最直接的影響就是增大輸出電流的畸變率，產生較多的低次、偶次諧波，以及使開關管承受的應力上升，危害開關管，進而導致系統無法穩定運行。因此對于研究如何控制中點電壓平衡就顯得尤為重要。

中點電壓作為嚴重制約中點箝位式(NPC)逆變器發展的重要因素，目前對于中點電壓控制的思路主要為：一是通過外部硬件電路來實現中點電壓平衡；二是通過傳統空間矢量調制算法(SVPWM)的調制策略來實現中點電壓平衡。不管是從經濟性還是可靠性來看，第二種方案都是更受青睞。但是傳統空間矢量調制算法在高調制度和低功率因數工況下，容易出現嚴重的中點電壓振蕩問題，影響NPC型逆變器的輸出性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于三分區式的三電平逆變器中點電壓的控制方法及系統，以削弱中點電壓振蕩，提高NPC型逆變器的輸出性能。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于三分區式的三電平逆變器中點電壓的控制方法，包括：

利用三分區方式對三電平空間矢量圖的進行劃分，得到三分區式空間矢量區域劃分結果；所述三分區式空間矢量區域劃分結果包括6個大區，每個大區包括3個小區，每個小區的調制方式相同；

構建所述三分區式空間矢量區域劃分結果中的多個虛擬空間矢量；多個虛擬空間矢量包括虛擬大矢量、虛擬中矢量和虛擬零矢量；

對于第i個小區，基于最近三虛擬矢量合成法則，根據參考電壓矢量和伏秒平衡方程，計算得到所述第i個小區對應的所述虛擬大矢量、所述虛擬中矢量和所述虛擬零矢量的作用時間；

根據所述第i個小區的所述虛擬中矢量的作用時間，確定所述第i個小區對應的偏移時間；

根據所述第i個小區的所述虛擬大矢量、所述虛擬中矢量、所述虛擬零矢量、所述偏移時間，確定所述第i個小區中每個虛擬空間矢量對應的開關狀態的作用時間；

根據每個小區中虛擬矢量對應的每個開關狀態的作用時間，對所述三電平逆變器進行調制。

本發明還提供一種基于三分區式的三電平逆變器中點電壓的控制系統，包括：

三電平空間矢量圖劃分模塊，用于利用三分區方式對三電平空間矢量圖的進行劃分，得到三分區式空間矢量區域劃分結果；所述三分區式空間矢量區域劃分結果包括6個大區，每個大區包括3個小區，每個小區的調制方式相同；

虛擬空間矢量構建模塊，用于構建所述三分區式空間矢量區域劃分結果中的多個虛擬空間矢量；多個虛擬空間矢量包括虛擬大矢量、虛擬中矢量和虛擬零矢量；