[发明专利]一种三电平NPC逆变器的中性点平衡控制方法及系统

说明书

本发明公开一种三电平NPC逆变器的中性点平衡控制方法及系统，方法包括：基于VSVPWM空间矢量图，确定参考电压矢量在每一扇区时每一区域内所述参考电压矢量与多个基本电压矢量的矢量合成关系及多个基本电压矢量作用时间；基于矢量合成关系以及多个所述基本电压矢量作用时间，采用预设段式VSVPWM发波方式，生成每一扇区中各个区域的矢量发波时间表；基于矢量发波时间表，根据预设规则设置第一调节因子和第二调节因子，基于中性点电压偏差、第一预设电压偏移阈值和第二预设电压偏移阈值，调节第一调节因子或第二调节因子。本发明可对每一扇区内各个区域进行中性点电压平衡控制，并且控制更加简洁，降低了成本，实现了中性点电压平衡的准确控制。

技术领域

本发明涉及交流器技术领域，特别涉及一种一种三电平NPC逆变器的中性点平衡控制方法及系统。

背景技术

在高压大功率场合中，三电平逆变器的使用越来越多，三电平NPC逆变器得到广泛的工业应用。三电平NPC逆变器不存在动态均压问题，可以通过相应控制策略来实现中性点电压的静态均衡，有比较低的THD和du/dt。因此具有能改善输出波形，使其更接近正弦波，施加在单个开关管的电压应力较低，电磁干扰低的优点。中性点电压容易产生偏移是NPC型三电平逆变器存在的一个固有缺陷，中性点电压不平衡将会使输出电压的低次谐波含量增加，输出电压畸变，降低电能的质量。

目前，现有技术中为了解决中性点电压不平衡的问题，一种方法是通过增加硬件设备实现中性点电压的平衡。另一种方法是通过软件控制方法实现中性点电压的平衡，例如通过基于SVPWM控制策略、基于虚拟SVPWM(VSVPWM)及可调虚拟空间矢量的中性点电压的软件控制策略实现中性点电压的平衡。

但就现有技术而言，通过增加硬件设备实现中性点电压的平衡，不仅增加了控制难度，而且也增加了成本；基于SVPWM控制策略实现中性点电压的平衡，会使得在功率因数或调制度较大的情况下控制效果明显降低；虽然基于虚拟SVPWM的控制策略理论上不会造成中性点电压不平衡的现象，但是，由于一些如电路硬件制造工艺固有误差、直流侧初始电压不相等因素的影响，都会导致中性点出现电压不平衡现象；采用可调虚拟空间矢量的中性点电压控制策略时，由于矢量幅值实时变化，会导致矢量作用时间计算复杂，实际实现往往不可取。

发明内容

为解决现有技术中中性点电压平衡控制不准确、控制复杂及成本高的技术问题，本发明提供了一种三电平NPC逆变器的中性点平衡控制方法。

本发明提供一种三电平NPC逆变器的中性点平衡控制方法，包括如下步骤：

矢量合成步骤，基于VSVPWM空间矢量图，确定参考电压矢量在每一扇区时每一区域内所述参考电压矢量与多个基本电压矢量的矢量合成关系及多个基本电压矢量作用时间；

矢量发波时间表生成步骤，基于所述矢量合成关系以及多个所述基本电压矢量作用时间，采用预设段式VSVPWM发波方式，生成每一所述扇区中各个所述区域的矢量发波时间表；

矢量作用时间调节步骤，基于所述矢量发波时间表，根据预设规则设置第一调节因子和第二调节因子，基于中性点电压偏差、第一预设电压偏移阈值和第二预设电压偏移阈值，调节所述第一调节因子或所述第二调节因子，实现每一所述扇区中各个所述区域的矢量作用时间的动态调节。

上述的三电平NPC逆变器的中性点平衡控制方法，其中，所述矢量作用时间调节步骤中所述预设规则，具体包括：

当所述中性点电压偏差较小时，对所述基本电压矢量包含的小矢量设置所述第一调节因子；

当所述中性点电压偏差较大或调制比较大时，对所述基本电压矢量中的虚拟中矢量包含的小矢量设置所述第二调节因子。

上述的三电平NPC逆变器的中性点平衡控制方法，其中，所述矢量作用时间调节步骤中调节所述第一调节因子和所述第二调节因子，具体包括：