[发明专利]三电平逆变器中点电位平衡控制系统及方法

权利要求书

1.一种三电平逆变器中点电位平衡控制系统，包括输入模块、三电平DC/DC主电路、直流三电平控制模块、电压采样模块、三相三电平逆变器、输出负载模块，其特征在于，所述三电平DC/DC主电路模块包括一个升压电感、两个二极管、两个场效应管，输入模块输出电源正极通过三电平DC/DC主电路模块的升压电感和串联的两个场效应管接电源负极，两个场效应管源极和漏极串联连接点与三相三电平逆变器的两个直流母线支撑电容串联连接点相连，在场效应管源极和漏极上并联串联的一个直流母线支撑电容和一个二极管，电压采样模块实时采集三相三电平逆变器的直流母线电压和串联的两个直流母线支撑电容的串联连接点电压，直流母线电压即为串联的两个直流母线支撑电容上的电压，采集两电压送直流三电平控制模块，直流三电平控制模块输出控制信号接两个场效应管栅极，三电平DC/DC主电路模块输出通过三相三电平逆变器后接输出负载模块。

2.一种三电平逆变器中点电位平衡控制方法，包括三电平逆变器中点电位平衡控制系统，其特征在于，具体包括如下步骤：

1）通过电压采样模块实时采集三电平逆变器的直流母线电压U(t)以及负母线电容的电压值U_C2(t)，负母线电容的电压值即串联的两个直流母线支撑电容的串联连接点电压；

2）根据采样信号计算直流侧两支撑电容的电压差值ΔU_dc(t)= U(t)- 2U_C2(t)；

3）将获得的U(t)及ΔU_dc(t)送至直流三电平控制模块中两个独立的PI控制模块生成三电平DC/DC模块中两场效应管对应的控制量；

4）根据获得的控制量决定系统的工作模式以及与之对应的场效应管开关状态，同时应满足开关器件的关断时间之比决定中点电位，导通时间之和决定母线电压的约束条件，据此调节三电平DC/DC模块中两个开关管的占空比，从而控制直流侧母线电压U(t)和两个母线支撑电容的电压差ΔU_dc(t)，为后级三电平逆变器提供所需要的直流电压值；具体调节步骤如下：

根据采样信号得到三电平逆变器的直流母线电压U(t)和直流侧两支撑电容的电压差值ΔU_dc(t)= U(t)- 2U_C2(t)；

当|ΔU_dc(t)|<ε时，ε为一个小正数，为可以接受的最大中点电压偏移量，则进入工作模式一：两个场效应管同为开通和关断状态轮流切换，通过对两场效应管同时进行PWM控制，从而获得后级三电平逆变器期望的U(t)；

当ΔU_dc(t)>+ε时，则进入工作模式二：接电源输出正的场效应管处于开通状态，接电源输出负的场效应管处于关断状态，对负母线电容进行充电，从而抑制中点电压不平衡；

当ΔU_dc(t)<-ε时，则进入工作模式三：接电源输出正的场效应管处于关断状态，接电源输出负的场效应管处于开通状态，对正母线电容进行充电，从而抑制中点电压不平衡；

如此循环控制，根据两个PI调节器所获得的控制量，同时应满足开关器件的关断时间之比决定中点电位，导通时间之和决定母线电压的约束条件，据此调节三电平DC/DC模块中的两个场效应管的占空比。