[发明专利]NPC型三电平逆变器抑制直流侧中点低频振荡调制方法

说明书

一种NPC型三电平逆变器抑制直流侧中点低频振荡的调制方法，其特征在于：直接把三电平逆变器的三项参考电压映射到60度坐标系内，以空间矢量的六大扇区根据奇数和偶数扇区区别调制，在奇数扇区，建立gh轴坐标系，在偶数扇区建立hg轴坐标系，并且结合虚拟空间矢量算法，通过虚拟矢量消除了逆变器在直流侧电容中点电位的低频振荡的现况，达到NPC型三电平逆变器抑制直流侧中点低频振荡的调制效果。本发明能够消除直流侧电容中点的低频振荡；较于传统的SVPWM不需要大量三角函数的运算和查表判断能直接得出电压矢量作用时间和顺序，减少了控制器的运算负担；简化了三电平逆变器空间矢量调制算法，有助于空间矢量调制算法在多电平逆变器中的推广应用。

技术领域

本发明涉及到一种逆变器调制的调制方法，尤其是指一种基于NPC 型三电平逆变器抑制直流侧中点低频振荡的调制方法，属逆变器空间矢量调制控制技术领域。

背景技术

为确保多电平NPC逆变器长期可靠、稳定的运行，必须保证中点电压平衡。关于NPC逆变器中点电压平衡控制策略目前主要有以下几种：

(1)注入零序分量的载波正弦PWM；

(2)基于特定谐波消除PWM，通过微调特定谐波消除PWM开关角来改变零状态的作用时间达到控制中点电压；

(3)基于空间矢量PWM(Space Vector Modulation，SVM)，通过控制矢量作用时间分配因子实现对中点电压的控制；

(4)基于虚拟空间矢量调制(Virtual SVM，VSVM)，在任意调制度和功率因数时能够有效保持中点电压的平衡；

(5)混合PWM，对于正负小矢量不能成对出现的扇区，根据相电流的变化情况，使调制在传统算法和基于虚拟矢量的算法之间切换，从而削弱中矢量对中点电流不可控的影响。

上述调制方法，虽然能有效的控制中点电压平衡，但由于合成参考矢量的基本矢量包含有输出共模电压幅值较大的矢量，因此共模电压输出较大。近来也发现推出了NPC型三电平逆变器，NPC型三电平逆变器具有输出电平增加，输出波形阶梯增多，谐波减少，电压跳变减少等特点，加上钳位式逆变器使得开关器件耐压定额降低，成本也随之降低，因此特别适合与高压异步电机变频调速，此外还用于各种用途的整流器、不间断电源(UPS)和电力部门的有源滤波，电压质量改善等领域。因此三电平空间矢量脉宽调制技术SVPWM普遍用于高压电机调速系统。

但是NPC型三电平逆变器同样存在中点电压平衡的问题，采用传统空间矢量调制算法是首先对参考电压进行采样，然后计算所采样参考电压矢量的最近三个基本矢量，并利用伏秒平衡原理计算三个最近的基本矢量的作用时间，用三个基本矢量合成参考矢量，其大量的三角函数和扇区判断不利于计算机的实时计算，且在较大的调制度和一定的功率因数角度时，电机启动时，中点电压将会发生不平衡。这种不平衡主要由两部分组成1) 中点电压偏移2)中点电压三次振荡。导致电流将发生较大的畸变，使得启动时电机转矩脉动较大，谐波增大。

为了能够消除低频电压振荡现有的调制方法主要有两种，第一是基于载波调制，第二是基于虚拟空间矢量调制。基于载波实现的二极管钳位型三电平逆变器的系统动态过程的参数难以得到，因此不利于控制器的实时运算。虚拟空间矢量的调制方法(virtualSVM,VSVM)，对中点电压波动的控制不受调制度与功率因数的影响，能够消除了低频振荡，但存在算法复杂、实现繁琐、控制器的计算工作量大等缺点。

因此，继续探索一种既能消除直流电容中点低频振荡，且利于控制器实现的简便算法。通过检索没发现有与本发明相同技术的专利或其它文献报道，与本发明有一定关系的专利或费专利文献主要有以下几个：