[发明专利]抑制三电平变流器母线中点电位波动的零序分量寻优方法

说明书

本发明公开一种抑制三电平变流器母线中点电位波动的零序分量寻优方法，设定零序分量初始值，以固定步长改变零序分量，逐步寻找使中点电流最小的最优零序分量。本发明能够在任一功率因数和任一调制度下获得最优的零序分量，将获得的最优零序分量与三相给定正弦电压调制信号叠加，获得最终的三相电压调制信号，分别与正极性的高频三角载波、负极性的高频三角载波比较大小获得三电平变流器功率开关器件的驱动信号，能够将直流母线中点电位波动抑制到最小，为研究零序分量注入法抑制直流母线中点电位波动提供参考。本发明不需要额外的电压传感器检测中点电位偏移，减少了逆变器硬件成本。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及三电平变流器调制技术，具体的说，涉及一种抑制三电平变流器母线中点电位波动的零序分量寻优方法。

背景技术

三电平变流器的输出电流谐波小、正弦度高，并且开关器件电压应力低、电磁辐射干扰小。因此，三电平变流器在新能源发电、有源电力滤波、电机驱动等领域得到了广泛的应用。但是，三电流变流器的直流母线中点电位波动问题会增加输出电流谐波，降低了三电平变流器的性能。

直流母线中点电位的波动受调制方法、功率因数角和调制度的影响。可以通过在硬件上增加直流电容的方式减小直流母线中点电位波动，但是会增加变流器硬件成本。因此，现有的方法一般是在软件中改进调制方法来抑制直流母线中点电位的波动。改进调制主要有两种方法：一种是零序分量注入法，即将特定形状的零序分量注入三相调制波；一种是基于空间电压矢量调制的方法，即通过重新分配冗余小矢量的作用时间，该方法已被证明与零序分量注入法等效。这两种方法均能对直流母线中点电位波动起到一定的作用，但无法判定所用方法是否为最优方法，是否将直流母线中点电位波动抑制到最小。因此，需要一种零序分量寻优方法，能够针对三电平变流器特定的工作状态(即不同功率因数、不同调制度)，最大程度地抑制直流母线中点电位波动。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述技术问题，提供一种抑制三电平变流器母线中点电位波动的零序分量寻优方法，该方法能够将直流母线中点电位波动抑制到最小。

本发明的技术方案是：一种抑制三电平变流器母线中点电位波动的零序分量寻优方法，包括以下步骤：

设置三相给定正弦电压调制信号，并测量三电平变流器的三相输出电流；设定寻优零序分量步长和直流母线中点电流最小绝对值；

比较三相给定正弦电压调制信号的大小，得出三相给定正弦电压调制信号的最大值和最小值；令零序分量等于-1减三相给定正弦电压调制信号的最小值；

将三相给定正弦电压调制信号与零序分量叠加获得三相电压调制信号；根据三相电压调制信号、三相输出电流与直流母线中点电流的关系，计算得到直流母线中点电流；

比较直流母线中点电流的绝对值与直流母线中点电流最小绝对值，若直流母线中点电流最小绝对值大于直流母线中点电流的绝对值，则令直流母线中点电流最小绝对值等于当前直流母线中点电流的绝对值，并且令最优零序分量等于当前零序分量；否则，保持原有的直流母线中点电流最小绝对值和最优零序分量不变；

当前零序分量叠加寻优零序分量步长获得新的零序分量，判断新的零序分量是否小于1减三相给定正弦电压调制信号的最大值；若新的零序分量小于1减三相给定正弦电压调制信号的最大值，则返回重新将三相给定正弦电压调制信号与新的零序分量叠加获得新的三相电压调制信号；若新的零序分量大于或等于1减三相给定正弦电压调制信号的最大值，则当前零序分量即为最优零序分量。

优选的是，将获得的最优零序分量与三相给定正弦电压调制信号叠加，获得最终的三相电压调制信号，将三相电压调制信号与正极性的高频三角载波、负极性的高频三角载波比较大小，获得三电平变流器功率开关器件的驱动信号。

优选的是，三相电压调整信号的计算公式为：