[发明专利]基于SVPWM的三电平逆变器直流侧中点电压平衡方法

说明书

本发明提出一种基于SVPWM的三电平逆变器直流侧中点电压平衡方法，对影响三电平中点电压平衡的控制矢量采用相应的方法进行控制，对于中矢量的控制采用虚拟矢量，用对中点电压无影响的大矢量来合成中矢量；而对小矢量的控制采用PI控制小矢量的合成作用时间；两种控制方法相结合，对中矢量和小矢量进行的改进后，并进行闭环反馈控制，提高了三电平中点电压动态平衡性，满足系统稳定性要求；不需要外加辅助电路，减少了变流器损耗，提高了三电平逆变器器直流侧电压平衡的稳定性，控制方法简单。

技术领域

本发明涉及三电平逆变器的直流侧中点电压平衡方法，尤其涉及一种基于SVPWM的三电平逆变器直流侧中点电压平衡方法。

背景技术

为了达到三电平逆变器直流侧中点电压平衡，传统的方法是外加辅助电路来实现中点电压平衡，但是改进电路后整个电路和控制算法会变得更加复杂；传统的控制合成矢量电压作用时间方法，容易导致矢量合成作用时间过小，开关频繁切换和浪涌电压，尖峰电流的出现。因此，有必要对这种方法进行改进，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于SVPWM的三电平逆变器直流侧中点电压平衡方法，以改善电平中点电压不平衡问题，提高设备的动态稳定性，保证电机等电气设备的正常运行。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于SVPWM的三电平逆变器直流侧中点电压平衡方法，包括以下步骤：

首先划分空间电压矢量区域，根据二极管嵌位三电平逆变器的开关管导通顺序将空间电压矢量区域划分为六个大矢量区域，每个大矢量区域又划分为四个小矢量区域，总共由27个矢量组成；由二极管嵌位形成的三电平逆变器共由12个开关管，其中每相电路含4个开关管，通过分析每相开关管的导通顺序，得到每相开关管有U_dc/2、0、-U_dc/2三种电压状态，所以三相电路中共有3³＝27种开关状态，然后将不同的状态分布在一定的位置上，再进行小区域的划分；

分别列出零矢量、正小矢量、负小矢量、中矢量对三电平中点电压的影响，当输入矢量为零矢量PPP时，负载侧与P点相连与中点m不相连，所以对中点电压无影响；当输入正小矢量POO时，负载测a端与P点相连，而负载的b、c两端与中点m相连，由直流侧电压产生的电电压不平衡；当输入负小矢量ONN时，负载侧与正小矢量连接相通，但是电流iz流出中点m，使电容C2电压下降，C1电压上升，满足C2<C1，导致中点电压不平衡；当输入中矢量PON时，负载侧分别与P点、中点m、N点相连，此时既有流入中点的电流也有流出中的电流，最后，得到零矢量、大矢量对中点电压无影响，中矢量和小矢量对其平衡产生影响；

为了让中点电压达到平衡，需要对中矢量和小矢量进行改进，针对小矢量所产生的不平衡，改变正负小矢量的控制作用时间，尽可能的使正小矢量作用时间与负小矢量的作用时间相等，相互抵消，使中点电压平衡，为此，引入中点调节因子ρ，重新分配V_1p、V_1n的作用时间：

将其带入SVPWM的比较点中得：

e为中点电压偏移量；

当V_c1＝V_c2＝0时，ρ＝0；当V_c1＞V_c2时，ρ<0；当V_c1＜V_c2时，ρ>0；

利用PI调节器来对其进行偏量修正：

ρ∈[-11]，其中ΔU(t)为U_c1与U_c2的差值；