一种七电平ANPC变流器的悬浮电容电压控制系统及控制方法与流程

本发明涉及一种悬浮电容电压的控制系统及控制方法，尤其涉及一种七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统及控制方法，属于变流器技术领域。

背景技术：

近年来，随着驱动功率的增大，越来越多的交流传动系统采用10kv甚至更高的电压等级。由于目前成熟开关器件的最高耐压仅为4.5kv~6.5kv，因此多电平变换器成为各国学者的研究热点。

相较于传统两电平变换器，多电平变换器具有控制灵活，输出电平数多，输出波形更加接近正弦波，且在功率开关器件耐压值相同的条件下，可以获得更高的输出电压。目前工业领域上应用的多电平变流器拓扑结构主要有二极管箝位型、电容箝位型、h桥级联型、模块组合型、层叠式多单元型以及有源中点箝位型(anpc)。anpc拓扑结构可认为是由普通三电平anpc拓扑结构与电容箝位型拓扑结构组合而成。anpc拓扑结构能较好地克服其他拓扑结构中的问题，其所需的箝位器件及悬浮电容都较少，且具有公共直流母线，可四象限运行，无变压器运行，可在低速下输出满转矩。由于以上优点，anpc拓扑结构非常适用于高电压、大容量、高性能的应用场合。

然而，为了使anpc变流器能正常运行，anpc变流器中的悬浮电容电压必须得到合理的控制。

综上所述，如何完成七电平anpc变流器的悬浮电容电压的控制、及控制方法，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统及控制方法，能够在保证anpc变流器正常运行的前提下，实现对anpc变流器中的悬浮电容电压的合理控制。

本发明的技术解决方案是：

一种七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统，包括控制组件与anpc变流器，所述anpc变流器包括多个母线相连接的单相七电平anpc桥臂，控制组件包括多个桥臂控制器，且每个单相七电平anpc桥臂均与一桥臂控制器相连接，所述单相七电平anpc桥臂包括多个相互连接的支路，每个支路均包括多个依次相连接的开关器件，且其中两个支路间设置有并联连接的多个悬浮电容，通过桥臂控制器控制开关器件的导通与关断实现对悬浮电容的电压控制，桥臂控制器控制开关器件包括多种控制状态。

优选地，所述单相七电平anpc桥臂包括相互连接的第一支路、第二支路、第三支路、第四支路及第五支路；

第一支路包括依次连接的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路包括依次连接的开关器件s2a、s2b、s2c、s5、s6及s7，第三支路包括依次连接的开关器件s3a、s3b、s3c、s10、s9及s8，第四支路包括依次连接的开关器件s4a、s4b与s4c，第五支路包括第一电容c1与第二电容c2，且第二支路与第三支路之间并联连接有第一悬浮电容cf1及第二悬浮电容cf2。

优选地，所述第一支路中开关器件s1a、s1b与s1c的连接方式为：所述s1a的集电极与第一电容c1的正极相连接，s1a的发射极与s1b的集电极相连接，s1b的发射极与s1c的集电极相连接，s1c的发射极分别与s2c的集电极、s5的集电极相连接；

所述第二支路中开关器件s2a、s2b、s2c、s5、s6及s7的连接方式为：所述s2a的发射极分别与第一电容c1的负极、第二电容c2的正极、s3a的集电极相连接，s2a的集电极与s2b的发射极相连接，s2b的集电极与s2c的发射极相连接，s2c的集电极分别与s1c的发射极、s5的集电极相连接，s5的发射极分别与s6的集电极、第二悬浮电容cf2的正极相连接，s6的发射极分别与s7的集电极、第一悬浮电容cf1的正极相连接，s7的发射极与s8的集电极相连接；

第三支路中开关器件s3a、s3b、s3c、s10、s9及s8的连接方式为：所述s3a的集电极分别与第一电容c1的负极、第二电容c2的正极、s2a的发射极相连接，s3a的发射极与s3b的集电极相连接，s3b的发射极与s3c的集电极相连接，s3c的发射极分别与s4c的集电极、s10的发射极相连接，s10的集电极分别与s9的发射极、第二悬浮电容cf2的负极相连接，s9的集电极分别与s8的发射极、第一悬浮电容cf1的负极相连接，s8的集电极与s7的发射极相连接；

所述第四支路中开关器件s4a、s4b与s4c的连接方式为：所述s4a的发射极与第二电容c2相连接，s4a的集电极与s4b的发射极相连接，s4b的集电极与s4c的发射极相连接，s4c的发射极分别与s3c的发射极、s10的发射极相连接；

所述第五支路中第一电容c1与第二电容c2的连接方式为：所述第五支路中第一电容c1的正极与s1a的集电极相连接，第一电容c1的负极分别与s2a的发射极、s3a的集电极、第二电容c2的正极相连接，第二电容c2的正极分别与s2a的发射极、s3a的集电极、第一电容c1的负极相连接，第二电容c2的负极与s4a的发射极相连接。

优选地，所述单相七电平anpc桥臂的输出电压包括−3vdc、−2vdc、−vdc、0、vdc、2vdc、3vdc七种电平，其中，可实现对悬浮电容电压控制的电平分别为−2vdc、−vdc、vdc、2vdc，且−2vdc、−vdc、vdc、2vdc中每个电平分别对应三种控制状态。

优选地，所述桥臂控制器控制开关器件包括16种控制状态，分别定义为v0~v15，每个控制状态下，处于导通状态的开关器件与处于关断状态的开关器件相互配合。

优选地，−2vdc对应的控制状态分别为v1、v2、v3，−vdc对应的控制状态分别为v4、v5、v6，vdc对应的控制状态分别为v9、v10、v11，2vdc对应的控制状态分别为v12、v13、v14。

优选地，在v1~v6与v9~v14的控制状态下，处于导通状态的开关器件与处于关断状态的开关器件相互配合，实现对第一悬浮电容cf1电压及第二悬浮电容cf2电压的控制。

优选地，所述第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压，在电流方向确定的前提下，包括五种情况：

以单相七电平anpc桥臂输出电平为vdc，电流为流出，以∆ucf1和∆ucf2表示两悬浮电容的电压变化，以|δucf1|和|δucf2|分别表示∆ucf1和∆ucf2相对于各自设定值的百分比绝对值；

第一种情况为∆ucf1>0，∆ucf2>0；第二种情况为∆ucf1≤0，∆ucf2≤0；第三种情况为∆ucf1≤0，∆ucf2>0；第四种情况为∆ucf1>0，∆ucf2≤0,|δucf1|>|δucf2|；第五种情况为∆ucf1>0，∆ucf2≤0,|δucf1|≤|δucf2|。

一种七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统的控制方法为，在相电压输出为−2vdc、−vdc、vdc、2vdc四个电平时，在v1~v6与v9~v14的控制状态下，选择处于导通状态的开关器件、并选择处于关断状态的开关器件，使处于导通状态的开关器件与处于关断状态的开关器件相互配合，实现对第一悬浮电容cf1电压及第二悬浮电容cf2电压的控制。

优选地，当第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压处于第一种情况，∆ucf1>0，∆ucf2>0时，选择开关状态v10；

当第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压处于第二种情况，∆ucf1≤0，∆ucf2≤0时，选择开关状态v9；

当第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压处于第三种情况，∆ucf1≤0，∆ucf2>0时，选择开关状态v11；

当第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压处于第四种情况，∆ucf1>0，∆ucf2≤0,|δucf1|>|δucf2|时，选择开关状态v10；

当第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压处于第五种情况，∆ucf1>0，∆ucf2≤0,|δucf1|≤|δucf2|时，选择开关状态v9。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益技术效果：

本发明中七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统，通过在anpc变流器中每个单相七电平anpc桥臂中增加桥臂控制器，实现桥臂控制器对开关器件的导通与关断状态的选择，从而在保证anpc变流器正常运行的前提下，实现对anpc变流器中的悬浮电容电压的合理控制，该控制系统所需的元器件数量少，电路结构简单，易于实现，损耗小，该控制方法原理简单，结构清晰，无需增加外围硬件电路，无需增加成本，且实现效率较高。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1为本发明中七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统的结构图；

图2为本发明中单相七电平anpc桥臂的拓扑结构图；

图3为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v0状态且电流流出时的电流通路；

图4为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v1状态下且电流流出时的电流通路；

图5为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v2状态下且电流为流出时的电流通路；

图6为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v3状态下且电流为流出时的电流通路；

图7为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v4状态下且电流为流出时的电流通路；

图8为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v5状态下且电流为流出时的电流通路；

图9为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v6状态下且电流为流出时的电流通路；

图10为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v7状态下且电流为流出时的电流通路；

图11为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v8状态下且电流为流出时的电流通路；

图12为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v9状态下且电流为流出时的电流通路；

图13为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v10状态下且电流为流出时的电流通路；

图14为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v11状态下且电流为流出时的电流通路；

图15为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v12状态下且电流为流出时的电流通路；

图16为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v13状态下且电流为流出时的电流通路；

图17为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v14状态下且电流为流出时的电流通路；

图18为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v15状态下且电流为流出时的电流通路；

图19为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v9状态下且电流为流出时对悬浮电容电压的影响；

图20为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v10状态下且电流为流出时对悬浮电容电压的影响；

图21为本发明中桥臂控制器控制开关器件处于v11状态下且电流为流出时对悬浮电容电压的影响；

图22为本发明的七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统的控制方法的控制流程图；

图23为本发明中第一悬浮电容电压cf1的电压与第二悬浮电容cf2的电压的实验波形图；

图24为本发明中七电平anpc变流器的相电压ua、线电压uab及相电流ia的波形图。

具体实施方式

一种七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统，如图1所示，包括控制组件与anpc变流器，anpc变流器包括多个母线相连接的单相七电平anpc桥臂，控制组件包括多个桥臂控制器，且每个单相七电平anpc桥臂均与一桥臂控制器相连接。在本发明的技术方案中，anpc变流器包括三个母线相连接的单相七电平anpc桥臂，控制组件包括三个桥臂控制器，一个桥臂控制器与一个单相七电平anpc桥臂相连接并独立进行本单相七电平anpc桥臂内悬浮电容电压的检测与控制，通过控制三个桥臂控制器可实现七电平anpc变流器中悬浮电容电压的控制。

单相七电平anpc桥臂包括多个相互连接的支路，每个支路均包括多个依次相连接的开关器件，且其中两个支路间设置有并联连接的多个悬浮电容，通过桥臂控制器控制开关器件的导通与关断实现对悬浮电容的电压控制，桥臂控制器控制开关器件包括多种控制状态。

在本实施例中，单相七电平anpc桥臂，如图2所示，包括相互连接的第一支路、第二支路、第三支路、第四支路及第五支路；

第一支路包括依次连接的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路包括依次连接的开关器件s2a、s2b、s2c、s5、s6及s7，第三支路包括依次连接的开关器件s3a、s3b、s3c、s10、s9及s8，第四支路包括依次连接的开关器件s4a、s4b与s4c，第五支路包括第一电容c1与第二电容c2，且第二支路与第三支路之间并联连接有第一悬浮电容cf1及第二悬浮电容cf2。

第一支路中开关器件s1a、s1b与s1c的连接方式为：s1a的集电极与第一电容c1的正极相连接，s1a的发射极与s1b的集电极相连接，s1b的发射极与s1c的集电极相连接，s1c的发射极分别与s2c的集电极、s5的集电极相连接；

第二支路中开关器件s2a、s2b、s2c、s5、s6及s7的连接方式为：s2a的发射极分别与第一电容c1的负极、第二电容c2的正极、s3a的集电极相连接，s2a的集电极与s2b的发射极相连接，s2b的集电极与s2c的发射极相连接，s2c的集电极分别与s1c的发射极、s5的集电极相连接，s5的发射极分别与s6的集电极、第二悬浮电容cf2的正极相连接，s6的发射极分别与s7的集电极、第一悬浮电容cf1的正极相连接，s7的发射极与s8的集电极相连接；

第三支路中开关器件s3a、s3b、s3c、s10、s9及s8的连接方式为：s3a的集电极分别与第一电容c1的负极、第二电容c2的正极、s2a的发射极相连接，s3a的发射极与s3b的集电极相连接，s3b的发射极与s3c的集电极相连接，s3c的发射极分别与s4c的集电极、s10的发射极相连接，s10的集电极分别与s9的发射极、第二悬浮电容cf2的负极相连接，s9的集电极分别与s8的发射极、第一悬浮电容cf1的负极相连接，s8的集电极与s7的发射极相连接；

第四支路中开关器件s4a、s4b与s4c的连接方式为：s4a的发射极与第二电容c2相连接，s4a的集电极与s4b的发射极相连接，s4b的集电极与s4c的发射极相连接，s4c的发射极分别与s3c的发射极、s10的发射极相连接；

第五支路中第一电容c1与第二电容c2的连接方式为：第五支路中第一电容c1的正极与s1a的集电极相连接，第一电容c1的负极分别与s2a的发射极、s3a的集电极、第二电容c2的正极相连接，第二电容c2的正极分别与s2a的发射极、s3a的集电极、第一电容c1的负极相连接，第二电容c2的负极与s4a的发射极相连接。

正常运行时，单相七电平anpc桥臂开关器件的操作遵循以下两个原则：

第一：开关器件s1a、s1b、s1c串联连接，其开关状态相同，可统一用s1表示其状态，开关器件s2a、s2b、s2c串联连接，其开关状态相同，可统一用s2表示其状态，开关器件s3a、s3b、s3c串联连接，其开关状态相同，可统一用s3表示其状态，开关器件s4a、s4b、s4c串联连接，其开关状态相同，可统一用s4表示其状态，串联器件s1与s3状态相同，s2与s4状态相同；串联器件s1与s2状态互补，s3与s4状态互补，因此可用s1统一表示串联器件s1、s2、s3、s4的状态。

第二：开关器件s5与s10、s6与s9、s7与s8状态互补，可用s5、s6、s7表示这三对开关器件的状态。

在本实施例中，以直流母线中点为参考电位，单相七电平anpc桥臂的输出电压包括−3vdc、−2vdc、−vdc、0、vdc、2vdc、3vdc七种电平，其中，可实现对悬浮电容电压控制的电平分别为−2vdc、−vdc、vdc、2vdc，且−2vdc、−vdc、vdc、2vdc中每个电平分别对应三种控制状态；桥臂控制器控制开关器件包括16种控制状态，分别定义为v0~v15，每个控制状态下，处于导通状态的开关器件与处于关断状态的开关器件相互配合。

当桥臂控制器控制开关器件为v0状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s5、s6及s7，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s10、s9及s8，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于关断状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v1状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s5、s6，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s10、s9，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于关断状态，开关器件s7、s8处于导通状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v2状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s5及s7，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s10及s8，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于关断状态；开关器件s6与s9处于导通状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v3状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s6及s7，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s9及s8，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于关断状态；开关器件s5与s10处于导通状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v4状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s5，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s10，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于关断状态；开关器件s6、s7、s9及s8处于导通状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v5状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c及s7，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、及s8，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于关断状态；开关器件s5、s6、s10、s9处于导通状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v6状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s6，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s9，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于关断状态；开关器件s5、s10、s7及s8处于导通状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v7状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于关断状态；开关器件s5、s6、s7、s10、s9及s8处于导通状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v8状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于导通状态；开关器件s5、s6及s7、s10、s9及s8处于关断状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v9状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s5，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s10，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于导通状态；开关器件s6及s7、s9及s8处于关断状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v10状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c及s7，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c及s8，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于导通状态；开关器件s5、s6、s10、s9处于关断状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v11状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s6，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s9，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于导通状态；开关器件s5、s7、s10及s8处于关断状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v12状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s5、s6，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s10、s9，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于导通状态；开关器件s7及s8处于关断状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v13状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s5及s7，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s10及s8，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于导通状态；开关器件s6及s9处于关断状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v14状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s6及s7，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s9及s8，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于导通状态；开关器件s5及s10处于关断状态；

当桥臂控制器控制开关器件为v15状态时，第一支路上的开关器件s1a、s1b与s1c，第二支路上的开关器件s2a、s2b、s2c、s5、s6及s7，第三支路上的开关器件s3a、s3b、s3c、s10、s9及s8，第四支路上的开关器件s4a、s4b与s4c均处于导通状态；

单相七电平anpc桥臂分别处于开关状态v0~v15且电流向外时的电流通路参见图3~图18，在图3~图18中各开关器件状态由每个开关器件下方的符号“□”标识，“□”中填充表示此开关管为正常开通状态，“□”中无填充表示此开关器件为正常关断状态；图中带箭头线条表示充电电流的流向。

进一步地，−2vdc对应的控制状态分别为v1、v2、v3，−vdc对应的控制状态分别为v4、v5、v6，vdc对应的控制状态分别为v9、v10、v11，2vdc对应的控制状态分别为v12、v13、v14，其所有开关状态如表1所示。在表1中u0表示输出电压；ss表示开关状态；∆ucf1和∆ucf2表示两悬浮电容的电压变化，“+”表示电压升高，“−”表示电压降低，“*”表示无影响；i0表示输出电流，i0>0表示电流从输出端流出，i0<0表示电流从输出端流入；各开关器件状态“1”表示导通，“0”表示关断。由表1可见，只有相电压输出为−2vdc、−vdc、vdc、2vdc四个电平时对第一悬浮电容cf1电压及第二悬浮电容cf2电压有影响。这四个电平每个电平都有三种冗余开关状态，并且其对第一悬浮电容cf1电压及第二悬浮电容cf2电压的影响互不相同。

从表1还可以看出，在v1~v6与v9~v14的控制状态下，处于导通状态的开关器件与处于关断状态的开关器件相互配合，实现对第一悬浮电容cf1电压及第二悬浮电容cf2电压的控制。

在本发明的技术方案中，第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压，在电流方向确定的前提下，包括五种情况：

以单相七电平anpc桥臂输出电平为vdc，电流为流出，以∆ucf1和∆ucf2表示两悬浮电容的电压变化，以|δucf1|和|δucf2|分别表示∆ucf1和∆ucf2相对于各自设定值的百分比绝对值；

第一种情况为∆ucf1>0，∆ucf2>0；第二种情况为∆ucf1≤0，∆ucf2≤0；第三种情况为∆ucf1≤0，∆ucf2>0；第四种情况为∆ucf1>0，∆ucf2≤0,|δucf1|>|δucf2|；第五种情况为∆ucf1>0，∆ucf2≤0,|δucf1|≤|δucf2|。

本发明还提出了一种七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统的控制方法，即在相电压输出为−2vdc、−vdc、vdc、2vdc四个电平时，在v1~v6与v9~v14的控制状态下，选择处于导通状态的开关器件、并选择处于关断状态的开关器件，使处于导通状态的开关器件与处于关断状态的开关器件相互配合，实现对第一悬浮电容cf1电压及第二悬浮电容cf2电压的控制，第一悬浮电容cf1电压及第二悬浮电容cf2电压的五种不同的情况下均可根据该方法进行控制。

以下用具体实施例来说明七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统的控制方法：

当第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压处于第一种情况，∆ucf1>0，∆ucf2>0时，此时两悬浮电容电压都高于设定值，选择开关状态v10，对悬浮电容cf1进行放电，参见附图20；

当第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压处于第二种情况，∆ucf1≤0，∆ucf2≤0时，此时两悬浮电容电压都低于设定值，选择开关状态v9，对悬浮电容cf2进行充电，参见图19；

当第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压处于第三种情况，∆ucf1≤0，∆ucf2>0时，此时第一悬浮电容cf1电压低于设定值，第二悬浮电容cf2电压高于设定值，选择开关状态v11，对第一悬浮电容cf1进行充电，对第二悬浮电容cf2进行放电，参见图21。

当第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压处于第四种情况，∆ucf1>0，∆ucf2≤0,|δucf1|>|δucf2|时，此时第一悬浮电容cf1电压高于设定值，第二悬浮电容cf2电压低于设定值，并且第一悬浮电容cf1电压变化较大，选择开关状态v10，优先对第一悬浮电容cf1进行放电，参见图20。

当第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压处于第五种情况，∆ucf1>0，∆ucf2≤0,|δucf1|≤|δucf2|时，此时第一悬浮电容cf1电压高于设定值，第二悬浮电容cf2电压低于设定值，并且第二悬浮电容cf2电压变化较大，应选择开关状态v9，优先对第二悬浮电容cf2进行充电，参见图19。

一种七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制方法，其完整的单相七电平anpc桥臂悬浮电容电压控制流程如图22所示。从图22中看出，单相七电平anpc桥臂的输出电压为3vdc、-3vdc、-0、+0时对第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2均无影响。当单相七电平anpc桥臂的输出电压为−2vdc、−vdc、vdc、2vdc四个电平时可对第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2电压进行控制，当控制时，首先确定单元电流方向、第一悬浮电容cf1电压及第二悬浮电容cf2电压等因素，然后根据表22具体选择开关器件状态。

本发明并将对第一悬浮电容cf1电压及第二悬浮电容cf2电压的控制效果进行了验证，图23~图24为采用七电平anpc变流器系统直流母线电压600v，开关频率1.8khz，输出频率为50hz，系统负载为一台380v/3kw异步电机，其中图23为第一悬浮电容cf1的电压ucf1与第二悬浮电容cf2的电压ucf2的实验波形，第一悬浮电容cf1的电压ucf1与第二悬浮电容cf2的电压ucf2分别被控制在100v和200v左右，可见，第一悬浮电容cf1与第二悬浮电容cf2的电压均得到了很好的控制。

图24为相电压ua、线电压uab及相电流ia的波形，相电压为七电平，线电压为十三电平，电流最大值约为5a。实验结果证明了采用本发明所提出的控制方法后七电平anpc变流器的输出电压波形正确，电流正弦度很好。

综上所述，本发明中七电平anpc变流器的悬浮电容电压控制系统，元器件数量少，电路结构简单，易于实现，损耗小，该控制方法原理简单，结构清晰，无需增加外围硬件电路，无需增加成本，且实现效率较高。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。