[发明专利]一种五电平二极管钳位型变换器电容电压平衡控制方法

权利要求书

1.一种五电平二极管钳位型变换器电容电压平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、计算空间矢量调制的调制度m_SV；

2）、判断m_SV与0.5的关系，若m_SV≤0.5，则转入低调制度直流电容电压平衡控制方法；若m_SV>0.5，则转入高调制度直流电容电压平衡控制方法；

3）、当采用低调制度直流电容电压平衡控制方法时，采用参考电压分解法与目标函数优化法相结合的方法实现五电平二极管钳位型变换器直流电容电压的平衡控制；

4）、当采用高调制度直流电容电压平衡控制方法时，采用优化的平衡矢量甄选法实现五电平二极管钳位型变换器直流侧电容电压的平衡控制。

2.根据权利要求1所述的一种五电平二极管钳位型变换器电容电压平衡控制方法，其特征在于，步骤3）具体包括以下步骤：

3.1）、计算参考电压矢量；

3.2）、应用参考电压分解法得到候选开关序列；

3.3）、计算各候选开关序列的目标函数值；

3.4）、选择目标函数值最小的开关序列作为实际输出的开关序列，对五电平二极管钳位型变换器直流侧电容电压进行平衡控制。

3.根据权利要求1所述的一种五电平二极管钳位型变换器电容电压平衡控制方法，其特征在于，步骤3）具体包括以下步骤：

3.1）、计算参考电压矢量V_ref

V_ref=[V_ra V_rb V_rc]^T           (3)

V_ra、V_rb和V_rc为三相参考电压；

3.2）、应用参考电压分解法得到候选开关序列

参考电压分解法步骤为：

3.2.1）、五电平参考电压的分解：将标幺化后三相参考电压v_ra，v_rb，v_rc向下取整，得到第一个偏移电压矢量V_off1，三相参考电压减去偏移电压V_off1得到两电平参考电压V_twl1，对V_twl1中的三相两电平参考电压矢量分别取其最大值V_Tmax，中值V_Tmid，最小值V_Tmin，如果V_Tmax+V_Tmid-2V_Tmin≤1，第二个偏移电压矢量V_off2为V_off1的三相开关状态中与V_Tmax对应那一相加1，如果V_Tmax+V_Tmid-2V_Tmin>1，第二个偏移电压矢量V_off2为V_off1的三相开关状态中与与V_Tmid对应那一相加1，第三个偏移电压矢量V_off3为V_off1的三相开关状态中与V_Tmax和V_Tmid对应那两相分别加1,三相参考电压减去偏移电压V_off2得到两电平参考电压V_twl2，三相参考电压减去偏移电压V_off3得到两电平参考电压V_twl3，V_off1对应偏移开关状态SS_off1,V_off2对应偏移开关状态SS_off2，V_off3对应偏移开关状态SS_off3；

3.2.2）、两电平空间矢量调制:在得到两电平参考电压V_twl1,V_twl2,V_twl3之后，通过两电平的SVM计算两电平合成矢量的作用时间，从而得到对应的五电平合成矢量的作用时间，根据两电平SVM的合成原则确定两电平开关序列SS_twl1，SS_tw2，SS_tw3；

3.2.3）、生成五电平候选序列:将两电平开关序列SS_twli(i=1,2,3)与偏移开关状态SS_offi相加得到五电平开关序列SS_i：

SS_i=SS_twli+SS_offi(i=1,2,3)          (4)

通过两电平开关序列和偏移开关状态相加仅能得到一组五电平开关序列，将这组开关序列的每个开关状态分别加[1 1 1]可以得到另一组序列；依此类推，对于每个参考电压可以得到多组五电平开关序列，这些序列的输出线电压相同，但是开关状态不同；这些序列作为目标函数法的候选序列；

3.3）、计算各候选开关序列的目标函数值

根据参考电压分解法得到五电平候选开关序列SS，计算出各个序列所对应的目标函数值；目标函数为式（5）或式（6）：

G(k+1)=Σi=14ΔVci(k+1)2=Σi=14(Vci(k)-TsCici(k)‾-Vdc4)2---(5)]]>

G(k+1)=Σi=14|ΔVci(k+1)|=Σi=14|Vci(k)-TsCici(k)‾-Vdc4|---(6)]]>

其中，V_ci(k)(i=1…4)为第k个控制周期直流电容C_i两端电压，V_ci(k+1)表示预测下一控制周期的直流电容C_i两端电压，T_s为控制周期；表示第k个控制周期内第i个电容上流过的平均电流；

ici(k)‾=(Σj=1iSja(k)‾-14Σn=14Σm=1nSma(k)‾·ia(k)‾+(Σj=1iSjb(k)‾-14Σn=14Σm=1nSmb(k)‾·ib(k)‾+(Σj=1iSjc(k)‾-14Σn=14Σm=1nSmc(k)‾·ic(k)‾,i=1,...,4---(7)]]>

其中，x=a,b,c为第k个控制周期内的平均三相电流；y=1,2,3,4为第k个控制周期内x相电压的作用时间标幺值；

3.4）、选择目标函数值最小的开关序列作为实际输出的开关序列，对五电平二极管钳位型变换器直流侧电容电压进行平衡控制。