[发明专利]一种三电平变流器中点电位平衡的非连续脉宽调制方法

说明书

本发明公开了一种三电平变流器中点电位平衡的非连续脉宽调制方法，包括：1、采集三电平变流器直流侧上下电容电压、三相输出电压、三相电流；2、比较三电平变流器三相输出电压的大小关系；3、计算出不同钳位方式下的中点电流；4、根据瞬时中点电位、调制度以及计算得到的中点电流选择合适的钳位方式控制中点电位；5、根据所选择的钳位方式，选择相应的载波模式，获得三相开关序列。本发明能够有效控制三电平变流器的中点电位，减小功率器件的开关损耗，从而实现三电平变流器的优化控制。

技术领域

本发明涉及三电平变流器的控制方法，更具体地说是涉及一种三电平变流器中点电位平衡的非连续脉宽调制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，尤其在大容量、高电压场合，三电平拓扑的应用越来越广泛，每个功率管承受的电压为直流侧电压的一半。此外，三电平拓扑还具有输出波形的谐波含量低、效率高的优点。但由于功率管数量的增多，控制算法复杂，伴随着中点电位偏移等问题。

为了使三电平逆变器安全可靠运行，必须确保中点电位为直流侧电压的一半。常见的平衡中点电位的方法主要有以下3种：

1)用额外的变流器向电容中点注入或抽取电流；

2)上下电容电压取自两路独立的直流电源；

3)通过调整脉宽调制脉冲序列来平衡中点电位。其中，增加硬件会增加系统成本；改变算法不会增加成本，因而最有吸引力。

目前常用的中点电位平衡的算法主要有两种：基于零序分量注入的载波脉宽调制(CBPWM)方法和基于冗余矢量调整的空间矢量调制(SVPWM)方法。载波调制方法中零序电压的计算、空间矢量调制方法中矢量合成规则的复杂性等均导致控制算法的计算复杂度大大提升。此外，上述两种调制方法均建立在直流侧上下电容电压对称的基础上，若出现直流侧电压不对称、不平衡的情况，上下电容电压不再是直流侧电压的一半，传统的三电平方法将不再适用。

此外，由于功率管开关频率的提高，功率管的开关损耗也随之增加。在电力变换系统中，器件损耗(包括导通损耗和开关损耗)是影响系统效率至关重要的一环。现有的减小开关损耗的方法主要分为三类：

(1)减小换相区间内开关上的电压或电流(软开关技术)；

(2)改变开关时间间隔；

(3)改变调制方式。

利用软开关技术，可以有效的减小功率管的开关损耗，但软开关的应用会增加成本，控制复杂，而且调制时受阶段性限制。变流器的开关损耗与具体的调制方式有很大关系，改进调制方式可以在一定程度上减小开关损耗。

因此，需要提供一种实现中点电位平衡的同时降低系统开关损耗的三电平变流器调制方法。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种三电平变流器中点电位平衡的非连续脉宽调制方法，以期能在不同功率因数、调制度下，有效抑制中点电位波动，降低三电平变流器的输出谐波，从而实现三电平变流器的优化控制。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种三电平变流器中点电位平衡的非连续脉宽调制方法的特点按如下步骤进行：

步骤1、利用电压传感器和电流传感器分别采集所述三电平变流器的直流侧上下电容电压u_C1,u_C2，三相输出电压u_A、u_B、u_C和三相电流i_A、i_B、i_C；