一种npc三电平逆变器中点电位平衡方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及交流逆变器变频调制领域，尤其设及一种NPCS电平逆变器中点电位 平衡方法。
【背景技术】
[0002] 中点猜位型（neutralpointclamped,NPC)S电平逆变器是目前中高压交流领域 应用最广泛的多电平变换器，由于其直流侧使用两电容分压，工作时易产生中点电位不平 衡问题，进而影响逆变系统的稳定运行及输出性能。为抑制中点电位波动，目前国内外提出 的调制策略多会引起较高的开关频率，增加了逆变系统的开关损耗。然而，大功率应用场合 要求尽量降低开关频率，如牵引系统要求开关频率低于IkHz，该使得需要较高开关频率W 达到完全控制中点电位平衡的调制策略不再适用，在该种情况下只能尽量削弱中点电位的 不平衡状态。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种NPCS电平逆变器中点电位平衡方法，本发明在减少开关频率 的情况下使中点电位波动得到有效抑制，详见下文描述：
[0004] 一种NPCS电平逆变器中点电位平衡方法，所述方法包括W下步骤：
[0005] 获取平均中点电流的最大值、最小值，W及S矢量四状态调制方法下控制平均中 点电流为零时的小矢量占空比分配因子；
[0006] 根据调制度m、平均中点电流最大值、最小值W及平均中点电流为零时的小矢量占 空比分配因子对工作区域进行可控区域、不可控区域的划分；
[0007] 分别生成所述可控区域、所述不可控区域所需要的开关序列。
[000引其中，所述根据调制度m、平均中点电流最大值、最小值化及平均中点电流为零时 的小矢量占空比分配因子对工作区域进行可控区域、不可控区域的划分的步骤具体为：
[0009] 当调制度0<m《0. 5时，将整个工作区域划分为可控区域；
[0010] 当调制度m〉0. 5时，利用分配因子法判断工作区域是否为不可控区域，如果否，贝U 将工作区域定义为可控区域；
[0011] 如果是，则利用最值电流法进行判断，若判断结果为不可控区域，则将工作区域划 分为不可控区域；若判断结果为可控区域，将工作区域划分为存疑区域；
[0012] 若最值电流法产生的平均中点电流绝对值小，将存疑区域划分为可控区域，若对 比分配因子法产生的平均中点电流绝对值小，将存疑区域划分为不可控区域。
[0013] 其中，所述利用分配因子法判断工作区域是否为不可控区域具体为：
[0014] 若所求得的两个小矢量的占空比分配因子ksi和ks2都在[-1，U范围内，则判断工 作区域为可控区域，否则为不可控区域。
[0015] 其中，所述利用最值电流法进行判断具体为：
[0016] 若平均中点电流最大值和平均中点电流最小值i 的乘积小于0,则判断工 作区域为可控区域，否则为不可控区域。
[0017] 本发明提供的技术方案的有益效果是；本发明从控制中点电流出发，为获得较低 的开关频率，在=矢量四状态合成方法的基础上，提出一种精细分区控制中点电位平衡方 法。利用本发明进行=电平逆变器的调制，可有效控制中点电位波动，减少开关频率，具有 W下效果：
[0018] 1、控制策略充分考虑了降低开关频率的要求，在整个调制空间都使用较少的开关 频率进行调制，从而有利于降低系统的开关损耗。
[0019] 2、考虑到舍弃开关状态对中点电位平衡效果的影响，对控制区域进行了更精细的 划分，达到了对中点电位平衡更优的控制效果。
【附图说明】
[0020] 图1为基于精细分区控制中点电位平衡策略的流程图；
[0021] 图2为不同调制度下，最值电流法和分配因子法对工作区域判断的结果；
[0022] 其中，a为调制度m= 0. 7、b为调制度m= 0. 82、c为调制度m= 0. 9下的最值电 流法和分配因子法对工作区域判断的结果。
[0023] 图3为最值电流法和分配因子法两种工作区域判断方法产生的中点电流波形示 意图。
[0024] 其中，a为最值电流法，b为分配因子法。
【具体实施方式】
[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0026] 为了更好地满足充分公开，方便理解的要求，现将本发明实施例中用到的多个专 业术语进行如下描述，该些专业术语均为本领域技术人员所公知，在教科书、期刊杂志中均 可W查到，说明如下：
[0027] 1、最近=矢量调制方法：即选择离参考矢量距离最近的=个矢量来合成参考矢 量。
[002引 2、零矢量：矢量模长为0,位于空间矢量图的中屯、，每个零矢量对应3个开关状态。 本专利所使用的零矢量只采用=相全为零电平的开关状态。
[0029] 3、小矢量：矢量模长为直流侧电压1/3倍的基本空间矢量，位于空间矢量图中小 六边形的六个顶点，每个小矢量对应2个开关状态。
[0030] 4、中矢量：矢量模长为直流侧电压75/3倍的基本空间矢量，位于空间矢量图中大 六边形内切圆与大六边形的交点，每个中矢量对应1个开关状态。
[0031] 5、大矢量：矢量模长为直流侧电压2/3倍的基本空间矢量，位于空间矢量图中大 六边形的六个顶点，每个大矢量对应1个开关状态。
[0032] 6、=矢量四状态；当离参考矢量最近的=个矢量共含有五个开关状态时，舍弃一 个小矢量的开关状态，只使用四个开关状态。
[0033] 7、分配因子法；根据分配因子判断参考矢量所在工作区域的方法。
[0034] 8、最值电流法；根据中点电流的最大值和最小值判断参考矢量所在工作区域的方 法。
[0035] 9、伏秒平衡原理；各基本矢量与其作用时间之积等于参考矢量与采样周期之积。
[0036] 10、可控区域；能将中点电流控制为0的区域（即该区域的中点电流值可W为0)。
[0037] 11、不可控区域；不能将中点电流控制为0的区域（即该区域的中点电流值一定不 为0)。
[0038] 12、正小矢量开关状态；是小矢量的一个开关状态，产生的中点电流与规定的中点 电流正方向相同。
[0039] 13、负小矢量开关状态；是小矢量的一个开关状态，产生的中点电流与规定的中点 电流正方向相反。
[0040] 上述专业术语来源于本领域中的专业基础知识，下面例举出2篇文献进行说明：
[1]邵虹君.基于混合SVPWM方法的NPCS电平逆变器中点电压平衡控制巧].天津大 学，2012. [2]付励波，郭金东，赵栋利等.基于线电压伏秒平衡的S电平SVM研究[J]. 电力自动化设备，2009, 29巧）：61-64.
[0041] 参见图1，一种NPCS电平逆变器中点电位平衡方法，该方法包括W下步骤：
[0042] 101 ;获取平均中点电流的最大值、最小值，W及S矢量四状态调制方法下控制平 均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子；
[0043] 根据最近S矢量调制方法，计算两个小矢量Vsi和Vs2的占空比dsi和ds2,中矢量Vm 的占空比屯；
[0044] 定义两个小矢量的占空比分配因子分别为ksi和kS2,并设相应的正小矢量占空比 为（l+ksi)dsi/2 和（l+ks2)ds2/2,则对应负小矢量的占空比为（l-ksi)dsi/2 和（l-ks2)ds2/2。 两正小矢量开关状态产生的中点电流为isi和iS2,中矢量开关状态产生的中点电流为il，则 平均中点电流iw的数学表达式如下：
[004