[发明专利]一种新型三电平NPC逆变器电容电压均衡控制算法

说明书

本发明公开一种新型三电平NPC逆变器电容电压均衡控制算法，包括三电平NPC逆变器、载波脉宽调制、基于中点电流均压控制策略，其特征在于该算法是一种基于载波脉宽调制方法的电容电压均衡控制策略，综合考虑中点电流、电容电压差量和调制波极性来获得均压调节量，利用七段式开关序列和详细的数学解析进行均压原理分析。本发明的算法通过在三相调制波上叠加高频的均压调节量来实现均压控制，不会降低逆变器的波形质量，并且具有很宽的均压范围，能够实现直流侧电容电压均衡的目的。

技术领域

本发明属于均压控制领域，尤其涉及一种基于中点电流极性判断的新型三电平NPC逆变器电容电压均衡控制算法。

背景技术

三电平中点箝位型(neutral-pointclamped，NPC)逆变器相对于两电平拓扑，具有可有效降低输出电压谐波含量、减小开关管电压应力、减小电磁干扰等优点，被广泛地应用于新能源发电、有源电力滤波器(activepowerfilter，APF)、柔性交流输电(flexibleACtransmission-system，FACTS)、电机驱动等中高压、大功率场合。

三电平NPC变换器拓扑直流侧母线必须使用两个电容串联，交流侧才能输出三电平的相电压和五电平的线电压。理论上，每个电容电压是直流母线电压的一半，但是由于电路非理想因素的存在以及两个电容参数的不一致，导致实际的电容电压之间存在偏差。中点电位的不平衡造成输出电压中含有低频谐波，使输出电压的波形质量降低。同时功率开关器件承受的电压应力不一致，可能损坏开关器件，影响系统的正常工作。因此，电容电压均衡控制成为三电平NPC逆变器研究的重点之一。

许多学者对NPC逆变器电容电压的均衡控制进行了研究，所提均压控制方法可以归纳为基于空间矢量脉宽调制(spacevectorpulsewidthmodulation，SVPWM)方法和载波脉宽调制(carrier-basedpulsewidthmodulation，CBPWM)方法。前者常采用调整一对冗余小矢量作用时间的方法，在保证输出线电压不变的情况下调整中点电位，而后者大多采用注入补偿电压的途径来实现电容电压的均衡。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种新型三电平NPC逆变器电容电压均衡控制算法，该算法是一种基于载波脉宽调制方法的电容电压均衡控制策略，综合考虑中点电流、电容电压差量和调制波极性来获得均压调节量，利用七段式开关序列和详细的数学解析进行均压原理分析。

本发明采用的技术方案是，一种新型三电平NPC逆变器电容电压均衡控制算法，包括三电平NPC逆变器、载波脉宽调制、基于中点电流均压控制策略。

所述的三电平NPC逆变器，每相具有4个开关管和两个箝位二极管，以及两个直流母线电容组成。

所述的载波脉宽调制，根据三相调制波的相对关系，将一个调制周期分成6个区域I、II、III、IV、V、VI，在每个区域，三相调制波的极性都可以唯一确定，三相调制波与载波交截，将一个载波周期分成七段开关序列，随着调制比的变化会出现不同的开关序列图谱。而当调制比确定时，每个区域所包含的开关序列的首发矢量和基本矢量作用顺序均是确定的。

所述的基于中点电流均压控制策略，综合考虑中点电流极性、三相调制波极性及电容电压差值，通过改变流进中点电荷量来均衡电容电压，达到实时地调节流进中点电荷量的目的。

本发明的有益效果是，该新型三电平NPC逆变器电容电压均衡控制算法，通过在三相调制波上叠加高频的均压调节量来实现均压控制，不会降低逆变器的波形质量，并且具有很宽的均压范围，能够实现直流侧电容电压均衡的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本发明电路原理框图。

具体实施方式