[发明专利]一种三电平变流器低共模电压控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种三电平变流器低共模电压控制方法及系统，该方法包括以下步骤：绘制空间矢量图，将空间矢量图划分为多个扇区，根据三相参考电压之间的大小关系，判断扇区编号；从参考电压矢量所在的扇区中选取多个基本电压矢量，构建多种开关序列；计算每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间和输出电流纹波斜率；同步修改每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间，得到每个开关序列中修改后各基本电压矢量的作用时间；结合每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率与修改后作用时间，确定使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间；利用确定的开关序列与最优调节时间控制三电平变流器。

技术领域

本公开涉及变流器控制技术领域，具体涉及一种基于最优输出电流纹波的三电平变流器低共模电压控制方法及系统。

背景技术

与两电平变流器相比，三电平变流器使器件承受较小的开关应力，并且能显著改善输出波形。在典型的三电平变流器拓扑结构中，二极管钳位型三电平变流器、T型三电平变流器在新能源发电、电能质量治理等方面得到了广泛的应用。但是，变流器在工作时会不可避免地伴随较大幅值的共模电压，共模电压会在电机驱动系统中对电机轴承产生过电压，极大损害电机；同时高频变化的共模电压会产生极大的电磁干扰、引发漏电流，极大地威胁公共财产安全。

十三矢量调制策略作为典型的变流器调制策略，具有低共模电压、高直流电压利用率及中点电位自平衡的优点；作为十三矢量调制策略的改进方法，十九矢量调制方法则具有主动的中点电位平衡能力而得到更为广泛的应用。发明人在研发过程中发现，以上调制方法只使用部分空间矢量对参考电压矢量进行调制，较传统空间矢量调制方法而言，输出电流波形纹波极大，使得系统损耗增加，器件使用寿命降低。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种基于最优输出电流纹波的三电平变流器低共模电压控制方法及系统，该方法采用三电平空间矢量调制方法中的十九矢量来合成参考电压矢量，并求解各个基本矢量最优纹波时的作用时间，使得变流器共模电压降为直流母线电压的六分之一，在具有中点电位主动可控能力的同时显著提高输出电流的电能质量。

本公开一方面提供的一种三电平变流器低共模电压控制方法的技术方案是：

一种三电平变流器低共模电压控制方法，该方法包括以下步骤：

绘制空间矢量图，将空间矢量图划分为多个扇区，根据三相参考电压之间的大小关系，判断扇区编号；

从参考电压矢量所在的扇区中选取多个基本电压矢量，构建多种开关序列；

计算每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间和输出电流纹波斜率；

同步修改每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间，得到每个开关序列中修改后各基本电压矢量的作用时间；

结合每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率与修改后作用时间，确定使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间；

利用确定的开关序列与最优调节时间控制三电平变流器。

本公开另一方面提供的三电平变流器低共模电压控制系统的技术方案是：

一种三电平变流器低共模电压控制系统，该系统包括：

扇区编号判断模块，用于绘制空间矢量图，将空间矢量图划分为多个扇区，根据三相参考电压之间的大小关系，判断所在扇区编号；

开关序列设计模块，用于从参考电压矢量所在的扇区中选取多个基本电压矢量，构建多种开关序列；

作用时间计算模块，用于计算每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间；

电流纹波斜率计算模块，用于计算每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率；