一種npc三電平逆變器中點電位平衡方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及交流逆變器變頻調制領域，尤其設及一種NPCS電平逆變器中點電位 平衡方法。
【背景技術】
[0002] 中點猜位型（neutralpointclamped,NPC)S電平逆變器是目前中高壓交流領域 應用最廣泛的多電平變換器，由于其直流側使用兩電容分壓，工作時易產生中點電位不平 衡問題，進而影響逆變系統的穩定運行及輸出性能。為抑制中點電位波動，目前國內外提出 的調制策略多會引起較高的開關頻率，增加了逆變系統的開關損耗。然而，大功率應用場合 要求盡量降低開關頻率，如牽引系統要求開關頻率低于IkHz，該使得需要較高開關頻率W 達到完全控制中點電位平衡的調制策略不再適用，在該種情況下只能盡量削弱中點電位的 不平衡狀態。
【發明內容】
[0003] 本發明提供了一種NPCS電平逆變器中點電位平衡方法，本發明在減少開關頻率 的情況下使中點電位波動得到有效抑制，詳見下文描述：
[0004] 一種NPCS電平逆變器中點電位平衡方法，所述方法包括W下步驟：
[0005] 獲取平均中點電流的最大值、最小值，W及S矢量四狀態調制方法下控制平均中 點電流為零時的小矢量占空比分配因子；
[0006] 根據調制度m、平均中點電流最大值、最小值W及平均中點電流為零時的小矢量占 空比分配因子對工作區域進行可控區域、不可控區域的劃分；
[0007] 分別生成所述可控區域、所述不可控區域所需要的開關序列。
[000引其中，所述根據調制度m、平均中點電流最大值、最小值化及平均中點電流為零時 的小矢量占空比分配因子對工作區域進行可控區域、不可控區域的劃分的步驟具體為：
[0009] 當調制度0<m《0. 5時，將整個工作區域劃分為可控區域；
[0010] 當調制度m〉0. 5時，利用分配因子法判斷工作區域是否為不可控區域，如果否，貝U 將工作區域定義為可控區域；
[0011] 如果是，則利用最值電流法進行判斷，若判斷結果為不可控區域，則將工作區域劃 分為不可控區域；若判斷結果為可控區域，將工作區域劃分為存疑區域；
[0012] 若最值電流法產生的平均中點電流絕對值小，將存疑區域劃分為可控區域，若對 比分配因子法產生的平均中點電流絕對值小，將存疑區域劃分為不可控區域。
[0013] 其中，所述利用分配因子法判斷工作區域是否為不可控區域具體為：
[0014] 若所求得的兩個小矢量的占空比分配因子ksi和ks2都在[-1，U范圍內，則判斷工 作區域為可控區域，否則為不可控區域。
[0015] 其中，所述利用最值電流法進行判斷具體為：
[0016] 若平均中點電流最大值和平均中點電流最小值i 的乘積小于0,則判斷工 作區域為可控區域，否則為不可控區域。
[0017] 本發明提供的技術方案的有益效果是；本發明從控制中點電流出發，為獲得較低 的開關頻率，在=矢量四狀態合成方法的基礎上，提出一種精細分區控制中點電位平衡方 法。利用本發明進行=電平逆變器的調制，可有效控制中點電位波動，減少開關頻率，具有 W下效果：
[0018] 1、控制策略充分考慮了降低開關頻率的要求，在整個調制空間都使用較少的開關 頻率進行調制，從而有利于降低系統的開關損耗。
[0019] 2、考慮到舍棄開關狀態對中點電位平衡效果的影響，對控制區域進行了更精細的 劃分，達到了對中點電位平衡更優的控制效果。
【附圖說明】
[0020] 圖1為基于精細分區控制中點電位平衡策略的流程圖；
[0021] 圖2為不同調制度下，最值電流法和分配因子法對工作區域判斷的結果；
[0022] 其中，a為調制度m= 0. 7、b為調制度m= 0. 82、c為調制度m= 0. 9下的最值電 流法和分配因子法對工作區域判斷的結果。
[0023] 圖3為最值電流法和分配因子法兩種工作區域判斷方法產生的中點電流波形示 意圖。
[0024] 其中，a為最值電流法，b為分配因子法。
【具體實施方式】
[0025] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步 地詳細描述。
[0026] 為了更好地滿足充分公開，方便理解的要求，現將本發明實施例中用到的多個專 業術語進行如下描述，該些專業術語均為本領域技術人員所公知，在教科書、期刊雜志中均 可W查到，說明如下：
[0027] 1、最近=矢量調制方法：即選擇離參考矢量距離最近的=個矢量來合成參考矢 量。
[002引 2、零矢量：矢量模長為0,位于空間矢量圖的中屯、，每個零矢量對應3個開關狀態。 本專利所使用的零矢量只采用=相全為零電平的開關狀態。
[0029] 3、小矢量：矢量模長為直流側電壓1/3倍的基本空間矢量，位于空間矢量圖中小 六邊形的六個頂點，每個小矢量對應2個開關狀態。
[0030] 4、中矢量：矢量模長為直流側電壓75/3倍的基本空間矢量，位于空間矢量圖中大 六邊形內切圓與大六邊形的交點，每個中矢量對應1個開關狀態。
[0031] 5、大矢量：矢量模長為直流側電壓2/3倍的基本空間矢量，位于空間矢量圖中大 六邊形的六個頂點，每個大矢量對應1個開關狀態。
[0032] 6、=矢量四狀態；當離參考矢量最近的=個矢量共含有五個開關狀態時，舍棄一 個小矢量的開關狀態，只使用四個開關狀態。
[0033] 7、分配因子法；根據分配因子判斷參考矢量所在工作區域的方法。
[0034] 8、最值電流法；根據中點電流的最大值和最小值判斷參考矢量所在工作區域的方 法。
[0035] 9、伏秒平衡原理；各基本矢量與其作用時間之積等于參考矢量與采樣周期之積。
[0036] 10、可控區域；能將中點電流控制為0的區域（即該區域的中點電流值可W為0)。
[0037] 11、不可控區域；不能將中點電流控制為0的區域（即該區域的中點電流值一定不 為0)。
[0038] 12、正小矢量開關狀態；是小矢量的一個開關狀態，產生的中點電流與規定的中點 電流正方向相同。
[0039] 13、負小矢量開關狀態；是小矢量的一個開關狀態，產生的中點電流與規定的中點 電流正方向相反。
[0040] 上述專業術語來源于本領域中的專業基礎知識，下面例舉出2篇文獻進行說明：
[1]邵虹君.基于混合SVPWM方法的NPCS電平逆變器中點電壓平衡控制巧].天津大 學，2012. [2]付勵波，郭金東，趙棟利等.基于線電壓伏秒平衡的S電平SVM研究[J]. 電力自動化設備，2009, 29巧）：61-64.
[0041] 參見圖1，一種NPCS電平逆變器中點電位平衡方法，該方法包括W下步驟：
[0042] 101 ;獲取平均中點電流的最大值、最小值，W及S矢量四狀態調制方法下控制平 均中點電流為零時的小矢量占空比分配因子；
[0043] 根據最近S矢量調制方法，計算兩個小矢量Vsi和Vs2的占空比dsi和ds2,中矢量Vm 的占空比屯；
[0044] 定義兩個小矢量的占空比分配因子分別為ksi和kS2,并設相應的正小矢量占空比 為（l+ksi)dsi/2 和（l+ks2)ds2/2,則對應負小矢量的占空比為（l-ksi)dsi/2 和（l-ks2)ds2/2。 兩正小矢量開關狀態產生的中點電流為isi和iS2,中矢量開關狀態產生的中點電流為il，則 平均中點電流iw的數學表達式如下：
[004