[发明专利]一种中点钳位型三电平逆变器母线电容中点电位平衡方法

摘要

本发明公开了一种中点钳位型三电平逆变器母线电容中点电位平衡方法，该方法针对中点钳位型三电平逆变器的母线电容中点电位在运行过程中存在波动的问题，根据需要抽取（注入）的中点电荷量和不同的电压矢量作用顺序能够抽取（注入）的中点电荷量之间的关系，通过合理配置电压矢量的作用顺序和作用时间，在不同功率因数下都最大程度地抑制母线电容中点电位的波动。本发明方法能够实现母线电容中点电位波动的抑制，从而减小母线电容容值与体积，减轻功率器件的电压应力，改善输出电压和电流的谐波状况，延长电容的使用寿命。

主权项

1.一种中点钳位型三电平逆变器母线电容中点电位平衡方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，测量逆变器直流母线侧上下两个电容的电压，计算得到上下两个电容的电压差值，根据电压差值计算上下两个电容中点需要抽取的电荷量ΔQ_ref；步骤2，采用七段式SVPWM算法对逆变器进行控制，确定给定电压矢量所在的大扇区及大扇区中的小扇区，选取距离给定电压矢量最近的三个电压矢量合成给定电压矢量，并计算这三个最近电压矢量的作用时间；步骤3，若给定电压矢量位于所在大扇区中的第一或第二小扇区，则执行步骤4；若给定电压矢量位于第三或第四小扇区，则将组成该小扇区的唯一短矢量作为电压矢量序列中的起始矢量，设置平衡因子k，则七段电压矢量中起始矢量和第四电压矢量的作用时间分别为T₀(1+k)/4和T₀(1‑k)/2，其中T₀为短矢量的作用时间，根据上下两个电容的电压差值、各段电压矢量作用时间与对应的中点电流计算平衡中点电位所需的平衡因子k值；并执行步骤6；所述平衡因子k值的计算公式为：其中，C为上方电容或下方电容的容值，ΔU_c为上下两个电容的电压差值，T₀、T₁、T₂分别为起始、第二、第三电压矢量的作用时间，i₀、i₁、i₂分别是起始、第二、第三电压矢量作用时电容中点流出的电流；步骤4，选取给定电压矢量所在大扇区下方的短矢量V_ls作为电压矢量序列中的起始矢量，将平衡因子k分别设置为1和‑1，计算这两种情况下电容中点分别抽取的电荷量ΔQ_ls1和ΔQ_ls‑1，如果ΔQ_ref位于ΔQ_ls1和ΔQ_ls‑1之间，则计算平衡中点电位所需的平衡因子k值，并执行步骤6；否则执行步骤5；步骤5，选取给定电压矢量所在大扇区上方的短矢量V_us作为电压矢量序列中的起始矢量，将平衡因子k分别设置为1和‑1，计算这两种情况下电容中点分别抽取的电荷量ΔQ_us1和ΔQ_us‑1，如果ΔQ_ref位于ΔQ_us1和ΔQ_us‑1之间，则计算平衡中点电位所需的平衡因子k值，并执行步骤6；否则，计算ΔQ_us1、ΔQ_us‑1、ΔQ_ls1和ΔQ_ls‑1四个电荷量与ΔQ_ref之间的差值，选取差值最小的电荷量所对应的短矢量作为电压矢量序列中的起始矢量并计算平衡因子k值，执行步骤6；步骤6，将平衡因子k作用于开关序列中，并且采用预先定义的电压矢量输出序列使得逆变器输出相应的电压。