[发明专利]二极管钳位型三电平逆变器中点电位平衡控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变器直流侧中点电位平衡控制方法，特别是一种二极管钳位型三电平逆变器中点电位平衡控制方法。

背景技术

近年来，三电平逆变器在高压大功率场合的应用越来越广泛。与两电平逆变器相比，三电平逆变器使器件承受较小的开关应力，并且能大大改善输出波形。在典型的三电平逆变器拓扑结构中，二极管钳位型三电平逆变器的应用最为突出。但是由于二极管钳位型三电平逆变器的直流侧是由两个电容串联构成，所以在实际的运行过程中逆变器的中点电流会对两个电容具有充放电的作用，致使直流侧上下电容电压不平衡，因此，关于二极管钳位型三电平逆变器直流侧上下电容电压的平衡问题仍然是众多学者研究的热点。

当二极管钳位型三电平逆变器直流侧上下电容电压出现不平衡时，会导致开关器件的过压和损坏，从而影响设备的正常运行，现有的对二极管三电平逆变器直流侧上下电容电压的平衡控制主要是采用以下方法来实现的：1)滞环控制法；2)中点电荷守恒法；3)利用传统算法和虚拟矢量算法之间切换的方法；4)充分利用两对冗余正负小矢量的方法对逆变器进行十段式触发；5)利用PI调节器对正负小矢量的时间分配因子进行反馈调节控制。

上述控制方法一方面需要增加反馈控制环节来实现对逆变器直流侧中点电位的平衡控制，即需要通过传感器来检测逆变器直流侧电容电压和中点电流变化情况来控制逆变器直流侧上下电容电压的平衡；另一方面，在控制逆变器直流侧上下电容电压的平衡时，需要利用电压传感器和电流传感器检测回来的信号来建立复杂的数学模型。这不仅会增加系统的设备成本，而且还会增加对逆变器直流侧中点电位平衡控制的计算量和算法实现的复杂性。

发明内容

本发明的目的是要提供一种二极管钳位型三电平逆变器直流侧中点电位平衡控制方法，该方法无需增加反馈控制环节，实现对三电平逆变器直流侧上下电容电压的平衡控制。

本发明的目的是这样实现的：本发明三电平逆变器直流侧中点电位平衡控制方法为，将参考电压矢量U_ref经过修正分解后得到其对应的两电平分矢量U＇_ref，利用统一快速算法得到两电平分量对应的有效时间T_eff以及三相桥臂的假想开关时刻T_as、T_bs、T_cs，并计算有效时间T_eff的最大偏移时间T_offsetmax和最小偏移时间T_offsetmin，再利用随机函数f(t)得到最大偏移时间T_offsetmax和最小偏移时间T_offsetmin之间的某一个偏移时间值T_offset，以此实现在不同开关周期T_s内对不同正负小矢量设置不同的时间分配，来增加相应的正负小矢量对逆变器直流侧中点电流的控制能力，实现对三电平逆变器直流侧上下电容电压的平衡控制；具体实现步骤为：

步骤一：将三电平空间矢量图分为六个扇区，以相邻两个中矢量之间所夹的区域为一个扇区S，并分别编号为1～6；

步骤二：将参考电压矢量U_ref的α轴分量U_refα和β轴分量U_refβ利用下式的矩阵变换得到三相静止坐标系abc中的三相分量U_refa、U_refb、U_refc：

步骤三：根据下表判断参考电压矢量U_ref所在的扇区：