望輸出電壓構成的參考電壓矢量Vraf位于相鄰的第1主扇區和第2主扇區的重疊區域(即前述由頂點m和v2為頂點的菱形區域)為例對本發明的用于三電平電力變換器的中點電位平衡控制方法進行說明。對于參考電壓矢量V?f位于重疊區域的情形可參照進行。
[0022]將上述菱形區域進一步分成以VpV7和V2為頂點的第1三角形和以和V2為頂點的第2三角形。
[0023](1)、參考電壓矢量Vref位于第1三角形中
[0024]如果在第1主扇區內對參考電壓矢量Vraf進行合成，可以選擇的合成矢量分別為V1、1和v2。在采用中心對稱調制方式下，遵循功率模塊開關次數最少原則，可選定輸出電平組合序列為:0ΝΝ — 00N — PON — P00(對應中心對稱調制的半個周期)。
[0025]如果規定流入三電平電力變換器直流側電容器的中點電流為正，反之為負，規定由三電平電力變換器交流側流向三電平電力變換器自身的電流為正，反之為負，那么與前述輸出電平組合序列對應的中點電流i。分別為ix、_iz、iY和_ix。
[0026]如果在第2主扇區內對參考電壓矢量Vraf進行合成，可以選擇的合成矢量同樣是V1、1和v2。同樣在采用中心對稱調制方式下，遵循功率模塊開關次數最少原則，可選定輸出電平組合序列為:00N — Ρ0Ν — P00 — ΡΡ0。與之對應的中點電流i。分別為_iz、iY和_ix和iz。
[0027]顯然，在不考慮輸出電平組合的持續時間的前提下，在第1主扇區內合成參考電壓矢量Vraf和在第2主扇區內合成參考電壓矢量Vraf的差別僅在于0ΝΝ和ΡΡ0。由于中點電流i。表現的多樣性(ix與_ix、iY、iz與_iz)，且三相電流ix、iY和iz大小關系的變化，單單根據i。的正負特性(即流入還是流出直流電容器)是無法確定整個輸出電平組合序列中與各個輸出電平組合對應的中點電流對直流電容器中點電位的總的作用，也就不能藉此實現對三電平電力變換器中點電位的平衡控制。
[0028]由電工原理可知，中點電流對直流電容器中點電位的影響，事實上是由通過中點0進出直流電容器的電荷所引起的，因此可以通過分析在輸出電平組合序列中中點電流通過中點0向直流電容器注入的凈電荷量Q_(即中點電流通過中點0向直流電容器注入的電荷量Qi與中點電流通過中點0從直流電容器抽取的電荷量Q2的代數和，其中注入電荷量為正，抽取電荷量為負)。
[0029]在第1主扇區中，與小矢量Vi對應的兩個輸出電平組合0ΝΝ和P00同時出現，且與之對應的中點電流分別為ix和_ix，且對于標準的三電平電力變換器控制矢量調制策略而言，其0ΝΝ和P00的作用時間是相同的，因此中點電流i。= ix通過中點0向直流電容器注入的電荷(即電流ix與時間的積分，當電流ix的周期遠小于PWM周期時，可近似認為電流ix恒定不變，則簡化為電流ix與時間的乘積，后續認為該條件成立，故將電流與時間的積分全部簡化為電流與時間的乘積)量仏與中點電流i。=-、通過中點0從直流電容器抽取的電荷(即電流-、與時間的積分，同樣當電流ix的周期遠小于PWM周期時，可近似認為電流ix恒定不變，則簡化為電流_ix與時間的乘積)量Q2的絕對值相等，故二者的代數和為零，即Qnet = 0。小矢量V2對應的兩個輸出電平組合00N和P00中僅有00N出現，與之對應的中點電流-1z的作用時間為Tz ;與中矢量1對應的輸出電平組合是Ρ0Ν，與之對應的中點電流iY的作用時間為Τγ。因此，第1主扇區的凈電荷量=(-1z) XTz+iYXTY。同理可分析得到第2主扇區的凈電荷量Q_—2 = (-1x) XTx+iYXTY。
[0030]另一方面，將三電平電力變換器的中點電位偏移量Λ V。定義為:
[0031]AV0 = (VP0-V0N)/2 (1)
[0032]其中，VP。和ν_分別是三電平電力變換器直流側的正端Ρ與直流側電容器中點0間的電壓和三電平電力變換器直流側電容器中點0與直流側的負端Ν間的電壓。
[0033]在此基礎上，即可按照下式計算對應于三電平電力變換器中點電位的偏移量Λ V。的電荷數量:
[0034]Qvdc = CdcX Δ V0/2 (2)
[0035]其中，Cdc是三電平電力變換器直流側電容器的容量。
[0036]顯然，當從直流電容器中點0向電容器注入電荷量Qvd。(抽取時，電荷Qvd。為負值)時，三電平電力變換器中點電位就會出現偏移量-Λ V。；或者說，當三電平電力變換器中點電位出現偏移量Λ V。時，只要從直流電容器中點0注入電荷量Qvd。就可以消除偏移量Λ V。。
[0037]也就是說，為了以從直流電容器中點0注入電荷這一方式消除三電平電力變換器中點電位出現的偏移量Λ V。，需遵循的原則為:當Λ V0>0時Qvdc>0，當Λ V0<0時Qvdc〈0 ;或者Δ V0 X Qvdc〉0。
[0038]情況A、
[0039]對于三電平電力變換器中點電位出現的正偏移量(即Λ V。〉。)，為了保證Qvd)0，如果選定第2主扇區，則需滿足:
[0040]Q = Qnet 2-Qnet l = (-1x) X Tx- (-1z) X Τζ>0 (3)
[0041]如果選定第1主扇區，則需滿足:
[0042]Q = Qnet—「Qnet—2 = (-1z) X Tz- (-1x) X Tx>0 (4)
[0043]對于三電平電力變換器中點電位出現的負偏移量(即Λ VQ〈0)，為了保證Q〈0，如果選定第2主扇區，則需滿足:
[0044]Q = Qnet 2-Qnet l = (-1x) X Tx- (-1z) X Tz〈0 (5)
[0045]如果選定第1主扇區，則需滿足:
[0046]Q = Qnet l-Qnet 2 = (-1z) X Tz- (-1x) X Τχ〈0 (6)
[0047]顯然，上述推理可逆，只要式(3)?￠)中的其中一個條件成立，即可通過選定適當的主扇區編號對相應的三電平電力變換器中點電位出現的偏移量Λ V。進行平衡控制。
[0048]下面分別對Λ V0>0且第1主扇區為選定主扇區而第2主扇區為未選定主扇區這一情況為例作進一步說明。
[0049]對于選定主扇區第1主扇區而言，合成參考電壓矢量Vraf所需的電壓矢量是Vpl和V2，其中小矢量為Vi和V2，與只對應的輸出電平組合分別為0ΝΝ和POO、00N和ΡΡ0。在輸出電平組合序列0ΝΝ — 00N — Ρ0Ν — P00中，與同一小矢量\對應的輸出電平組合0ΝΝ和P00同時出現，與同一小矢量V2對應的輸出電平組合00N和ΡΡ0中僅有一個輸出電平組合00N出現，與輸出電平組合00N對應的中點電流是_iz，其作用時間為Tz。中點電流是-1z與其作用時間Tz的積分因中點電流是_iz與的周期遠小于PWM周期而近似認為中點電流是_iz在PWM周期內不變而簡化為二者的乘積，即(_iz) XTZ。
[0050]對于未選定主扇區第2主扇區而言，合成參考電壓矢量Vref所需的電壓矢量同樣是V1、V7和V2，其中小矢量為 ' 和V2，與只對應的輸出電平組合分別為0ΝΝ和POO、00N和ΡΡ0。在輸出電平組合序列00N — Ρ0Ν — P00 — ΡΡ0中，與同一小矢量V2對應的輸出電平組合00N和ΡΡ0同時出現，與同一小矢量Vi對應的輸出電平組合0ΝΝ和P00中僅有一個輸出電平組合P00出現，與輸出電平組合P00對應的中點電流是一ix，其作用時間為Tx。同樣中點電流是_ix與其作用時間Tx的積分因中點電流是_ix與的周期遠小于PWM