[发明专利]一种基于区间选择的NPC型三电平逆变器中点电压控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于区间选择的NPC型三电平逆变器中点电压控制方法。

背景技术

与传统的两电平逆变器相比，二极管箝位式(NPC)三电平逆变器由于输出相电压电平数由2个变成3个，线电压电平数由3个变成5个，更加接近正弦波，在相同的开关频率下可以有效降低输出波形的谐波，在相同的条件下，可以由低耐压器件和较低的开关频率得到同样的电压输出，因此在中高压大功率变换电路中得到广泛的应用。但是中点电压平衡问题是其固有的突出问题。直流母线电容参数不一致，负载不平衡以及不同的电路结构和调制策略都有可能引起中点电压不平衡。中点电压的不平衡将会引起输出电压的畸变，造成开关器件承受的电压不一致，直流侧电容电压的波动会降低电容的寿命，严重时还会损坏开关器件和滤波电容。

解决中点电压不平衡的方法主要有基于硬件实现和基于软件算法两种，其中基于硬件实现需要增设专门的电路，使系统变得复杂，同时也增加了成本，基于软件算法主要是在控制策略中加入中点电压平衡算法，不需要对硬件做任何改动。中点电压平衡的软件控制策略的主要两种，一种是基于空间矢量的SVPWM方法，另一种是基于载波的SPWM方法。因为每对冗余小矢量对中点电压的作用相反，因此在SVPWM调制方法中，调整正负小矢量的相对作用时间是最常用的中点电压控制方法，但是这种方法平衡能力有限，同时不利于向更高电平逆变器扩展。

在SPWM调制方法中，中点电压平衡的算法绝大部分是基于调制波的，主要通过向调制波中注入特定的零序分量来实现中点电压的平衡控制，但是零序分量的选取需要很高的技巧。有文献提出一种动态调整零序分量的“预估-校验-修正”控制算法，达到了一定的控制效果。该方法通过使平均中点电流为零来确定需要注入的零序分量，方法中首先要预估计算所需注入的零序电压v_z，预估计算由下式给出：

vz=-i0-[sgn(va)×va×ia+sgn(vb)×ib+sgn(vc)×vc×ic]sgn(va)×ia+sgn(vb)×ib+sgn(vc)×ic---(1)]]>