[发明专利]一种三电平变流器空间脉宽调制方案

说明书

技术领域

本发明涉及一种三电平变流器空间脉宽调制方案和中点电位控制策略，特别是一种基于新型简化算法的三电平变流器空间脉宽调制方案。

背景技术

现有的三相变流器控制方法中，电压空间矢量调制(SVPWM)技术相对于SPWM调制技术有着较高的直流电压利用率，且具有产生的波形质量高、谐波含量少、便于数字信号处理器实时控制等优点，得到广泛应用。

二极管箝位(NPC)型三电平变流器能够输出比两电平变流器更好的电压和电流波形，且耐压性能比两电平变流器强，近年来得到了广泛的应用。三电平变流器开关状态多，SVPWM调制过程复杂。传统的三电平SVPWM方法中参考矢量区域判断计算量大且涉及三角函数运算，影响计算的精确度；计算基矢量作用时间时，计算过程繁琐，影响控制的实时性。

NPC型三电平变流器存在的一个固有问题是其中点电位容易偏移，造成两电容电压不平衡，导致器件过压和损坏，从而破坏变流器的正常运行。中点电位的偏移除了与变流器本身特性有关，还受变流器调制技术的影响，尽管大部分调制算法在输出波形的质量上相差不大，但对中点电位会产生不同的影响。因此，有必要选择合适的调制技术与中点电位控制策略相结合，从而在完成调制功能的同时达到控制中点电位偏移的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种三电平变流器空间脉宽调制方案，该方案将三电平变流器的一种新型简化调制算法和中点电位控制策略相结合，解决传统调制算法计算量大、计算效率低、影响控制实时性等问题的同时，解决三电平变流器中点电位偏移的问题。

为实现上述目的，该方案通过以下技术方案实现：

步骤一、设三电平变流器a、b、c三相参考电压分别为v_an、v_bn、v_cn，变流器直流侧电压为V_dc，以V_dc为基准值对参考电压进行标幺化，得到标幺化后的三相参考电压V_a、V_b、V_c；

步骤二、实时检测三电平变流器三相电流i_a、i_b、i_c，以及直流侧电容两端电压V_C1和V_C2，由公式ΔV_C=V_C1-V_C2，计算两电容电压的差值ΔV_C；

步骤三、判定|V_a|、|V_b|、|V_c|的最大值，并根据判定结果对V_a、V_b、V_c进行修正，得到修正后三相参考电压V_a′、V_b′、V_c′，并确定电流变量I、电压变量V和中间变量d；

步骤四、设V_x′、V_y′、V_z′分别对应V_a′、V_b′、V_c′中最大值V_max、中间值V_mid、最小值V_min，根据V_max、V_min、V_mid计算两组时间变量t₁、t₂、t₃和t_a、t_b、t_c；

步骤五、根据步骤二、三、四中求得的变量计算时间调整因子k，并由k对时间变量t_a、t_b、t_c进行调整，最终得到变流器中各开关管的开通时刻，从而对变流器开关器件进行切换，使三电平变流器输出电压与参考电压等效；

所述步骤一中，通过式：