[发明专利]一种零矢量起始SVPWM中点电位平衡控制方法

说明书

一种零矢量起始SVPWM中点电位平衡控制方法。在中点电位振荡超过限定值时，所述控制方法首先比较零矢量起始SVPWM当前采样周期内两个小矢量的作用时间，将作用时间较长的小矢量定义为长小矢量，将作用时间较短的小矢量定义为短小矢量；通过检测长小矢量对应中点电流方向和中点电位振荡值并将其送入PI控制器得到时间分配因子ptime；利用时间分配因子ptime控制长小矢量的作用时间，实现对零矢量起始SVPWM方法作用下中点电位平衡的动态调节。本发明控制方法可以将零矢量起始SVPWM方法作用下的中点电位偏差控制在较小范围内，克服了传统零矢量起始SVPWM方法无法利用冗余小矢量进行中点电位平衡控制的缺点。

技术领域

本发明涉及一种中点电位平衡控制方法，尤其涉及一种零矢量起始SVPWM中点电位平衡控制方法。

背景技术

三电平NPC(Neutral Point Clamped)逆变器的拓扑如图1所示，相比于两电平拓扑，三电平NPC逆变器通过控制三相桥臂各开关器件的导通与关断可输出三种不同的电平状态，其每一个开关器件承受的电压应力更小，可以将输出电压增加一倍。除此之外，三电平NPC逆变器结构简单，且容易通过采用背靠背结构实现能量的双向流动，基于以上优点，三电平NPC逆变器目前被普遍应用于中高压大功率电机的调速场合。

SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)方法即空间矢量脉宽调制策略，其基本原理是借助三个电压空间矢量与各自作用时间的乘积来合成指令电压V_ref，指令电压V_ref的运动轨迹即磁链的变化轨迹，通过控制三相开关器件的导通与关断来追踪磁链的变化轨迹，从而实现调制。

三电平NPC逆变器在各空间角度区间内的电压空间矢量分布如图2所示。图2中诸如60°、120°等角度代表对应度数的空间角度，即三相输出电压dq变化后所得到指令电压V_ref与A相相电压之间的夹角。图2中V_A、V_B、V_C分别对应A相、B相、C相的相电压，诸如OOO、PON等变量代表相应的电压空间矢量，其中，P对应三电平NPC逆变器某相上桥臂两个开关器件P1、P2导通输出的电平状态，O对应三电平NPC逆变器某相上桥臂下面的开关器件P2和下桥臂上面的开关器件P3导通输出的电平状态，N对应三电平NPC逆变器某相下桥臂两个开关器件P3、P4导通输出的电平状态。

SVPWM各电压空间矢量依据其幅值大小可分为零矢量、小矢量、中矢量和大矢量。零矢量和小矢量存在冗余状态，其中，小矢量根据三相输出电平状态可将冗余小矢量分为P型小矢量和N型小矢量。表1给出了三电平NPC逆变器各电压空间矢量类型及其对应的空间矢量角。

表1三电平NPC逆变器各电压空间矢量类型及其对应的空间矢量角

传统SVPWM方法根据每个采样周期内首先使用的矢量类别为小矢量或零矢量可划分为小矢量起始SVPWM和零矢量起始SVPWM。零矢量起始SVPWM只在指令电压V_ref落在图2内六边形区域内时使用，其指令电压V_ref只使用零矢量和小矢量合成。小矢量起始SVPWM和零矢量起始SVPWM对应的磁链变化轨迹一致，区别只在于每个采样周期内各电压空间矢量的使用顺序不同。当指令电压V_ref落在图3的1.1区域内时，零矢量起始SVPWM和小矢量起始SVPWM三相电平状态变化如图4所示。由图4知，在零矢量起始SVPWM作用下三相电平状态由N到O变化时，对应的电压空间矢量状态为：NNN-ONN-OON-OOO，对应同样位置小矢量起始SVPWM电压空间矢量状态为：ONN-OON-OOO-POO。对比可知，小矢量起始SVPWM在一个采样周期内存在冗余小矢量状态，零矢量起始SVPWM在一个采样周期内不存在冗余小矢量状态，只存在冗余零矢量状态。