[发明专利]三电平电路中点电压平衡控制方法

说明书

本发明涉及一种平衡三电平电路中点电压的控制方法，通过采样，得到中点电压，当中点电压的绝对值大于一阈值时，调节某相零电平占空比，以保持中点电压平衡，并分配该相正、负电平的占空比，使得该相开关桥臂输出电压在至少一个开关周期内含有正，负，零三种电平。本发明可在三相四线系统和三相三线系统中实施；在三相三线系统中，还可以与零序电压注入法结合，形成混合调制方法，以获得更有效的中点平衡控制性能，并减小开关损耗。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地说，本发明涉及一种三电平中点电压平衡控制方法及使用该中点电压平衡控制方法的三电平电路。

背景技术

逆变器，是一种实现直流电到交流电转换的设备，具有多种拓扑结构，其中三电平拓扑结构，具有输出容量大、输出电压高、电流谐波含量小等优点，在交流电机调速，新能源发电，储能，静止无功补偿，柔性输电等领域得到了广泛的应用。中点钳位(NPC,NeutralPoint Clamped)三电平逆变器是一种常见的三电平拓扑结构逆变器，包括二极管钳位型NPC，T型NPC，ANPC(Active Neutral Point Clamped)等，如图1A所示即为三相二极管钳位型NPC三电平拓扑结构，该拓扑的直流侧是由串联的容量均为C的两个(组)电容组成的电容桥臂，上、下电容可以分别由一个或多个电容器件构成。该三电平拓扑结构存在中点电压不平衡现象，即上下两电容电压不相等的现象，该中点电压不平衡的问题一直难以解决，特别是在纯无功、不平衡、非线性等交流负载工况下，更容易出现直流侧中点电压不平衡现象。对此现象若不进行抑制，则输出电压越来越差，输出电流更加恶化，导致直流过压或交流过流而故障停机。因此，设计合理的控制方法，进行中点电压不平衡抑制，对于三电平拓扑的广泛应用具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计了一种三电平电路中点电压平衡控制方法。

具体来说，本发明涉及一种三电平电路中点电压平衡控制方法，用于一中点钳位型三电平电路，其中该三电平电路包含一电容桥臂和三个与该电容桥臂电性连接的开关桥臂，该三个开关桥臂分别为a，b，c相开关桥臂，该三电平电路用于将一直流电压转换为三相交流电压，该电容桥臂包含了串联连接的上电容和下电容，每个该开关桥臂包含了至少四个开关器件以输出正电平或零电平或负电平，其特征在于，包括如下步骤：

步骤11，得到第一中点电压，以表征该上电容和该下电容的电压差；

步骤12，通过x相的待调制参考电压和该直流电压，获得该x相开关桥臂零电平占空比的第一取值区间，x表示该三电平电路包含的该a，b，c相开关桥臂之一，并在该第一取值区间内预先设定该x相开关桥臂零电平占空比的第一给定值；

步骤13，当该第一中点电压的绝对值大于第一阈值时，调节该第一给定值，调节后的该第一给定值位于该第一取值区间内，且根据调节后的该第一给定值调节分配用于该x相开关桥臂正电平占空比的第二给定值和用于该x相开关桥臂负电平占空比的第三给定值，并根据调节后的该第一给定值、该第二给定值和该第三给定值调制该x相开关桥臂的该开关器件，以使得该第一中点电压的绝对值小于该第一阈值。

本发明所述的三电平电路中点电压平衡控制方法，其中步骤12还包括：

步骤121，通过得到该x相开关桥臂零电平占空比的该第一取值区间的最大值d_xomax，u_xref为该x相的该待调制参考电压，u_d为该直流电压；在该第一取值区间(0,d_xomax]内预先设定该x相零电平占空比的该第一给定值。

本发明所述的三电平电路中点电压平衡控制方法，其中步骤12还包括：

步骤122，将该第一给定值预先设定为该x相该第一取值区间的最大值d_xomax。