一种T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法技术

本发明专利技术涉及一种T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法，首先将T型三电平逆变器的三相空间矢量划分为六大扇区，并将各矢量按照幅值大小分类为大矢量、中矢量、小矢量和零矢量，随后选用六个中矢量、一个零矢量和六个虚拟小矢量作为新型虚拟矢量调制策略的基础矢量，利用所述新型虚拟矢量重新将三相空间矢量划分为十二个扇区，并采用五段式对称发波，将整体计算建立在60°坐标系中。与现有技术相比，本发明专利技术具有简化抑制共模电压的实现难度、对中性点的电压波动具有较好的抑制作用,且整体的计算量较少等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法
本专利技术涉及逆变器调制
，尤其是涉及一种T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法。
技术介绍
T型三电平逆变器是一种新颖的钳位型拓扑，该电路具有使用器件少、损耗均匀、运行效率高等优点。在大功率的场合下应用较广。但是由于电容的制作工艺有限、电网电压的波动等一系列不可避免的问题，导致了中点电压波动和共模电压的产生。中点电压的波动会导致并网电压的波形发生畸变，谐波含量大增；共模电压过高容易造成安全性事件。为此，这两个问题能否得到妥善解决是T型三电平逆变器广泛使用的关键之处。T型三电平逆变器存在中性点电压波动和共模电压等问题，严重影响了其安全性并且降低了输出电压质量。针对T型三电平逆变器的中点电压波动和共模电压较高问题，国内外的学者提出了很多调制策略。其中提出的调制策略主要集中在基础矢量的合成选取上。现有的调制策略主要分为传统的SVPWM、零共模调制策略和基于构建虚拟合成矢量的控制方式。传统的SVPWM控制策略使用了所有基本矢量，包括大量的高共模矢量和中性点电流不可控矢量；传统的零共模调制策略采用六个中矢量和一个零矢量作为基本合成矢量，它们均存在对中点电压波动控制效果较差的问题。而其他基于虚拟合成矢量的调制策略存在基础矢量选择和计算过程复杂，且控制效果一般等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法，该方法基于六个中矢量，一个零矢量和六个虚拟小矢量进行调制，可实现对中点电位波动控制效果较好的同时，仍具有一定共模电压抑制的作用，且避免了大量的三角函数运算过程，缩短运行时间。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法，首先将T型三电平逆变器的三相空间矢量划分为六大扇区，并将各矢量按照幅值大小分类为大矢量、中矢量、小矢量和零矢量，随后选用六个中矢量、一个零矢量和六个虚拟小矢量构成新型虚拟矢量调制策略的基础矢量，利用所述新型虚拟矢量重新将三相空间矢量划分为十二个扇区，并采用五段式对称发波。该方法的整体计算建立于60度坐标系中。所述大矢量的幅值为2Udc/3，所述中矢量的幅值为所述小矢量的幅值为Udc/3，所述零矢量的幅值为零，Udc为直流侧电压值。所述虚拟小矢量包括一个大矢量和一个零矢量。在一个采样周期中，以零矢量为起始矢量进行五段式发波。本专利技术提供的T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法，相较于现有技术至少包括如下有益效果：1)本专利技术舍弃高共模矢量，采用零共模和合成低共模零中性点电流的虚拟小矢量作为基本合成矢量，虚拟小矢量由一个大矢量和一个零矢量和成，其具有低共模电压和零中性点电流的特点，通过将扇区重新划分为12个大扇区，采用六个零共模电压的中矢量、一个零矢量和六个虚拟小矢量，即相比于传统的零共模调制策略发波不对称的情况，本专利技术采用五段式对称发波，大大简化了抑制共模电压的实现难度，有助于缩短运行时间；2)本专利技术采用六个零共模电压的中矢量、一个零矢量和六个虚拟小矢量的同时采用了60度坐标系，在简化计算上面的优势更为明显，避免了大量的三角函数运算，在实现低共模电压的同时，对中性点的电压波动具有较好的抑制作用。附图说明图1为实施例中T型三电平逆变器拓扑结构示意图；图2为实施例中T型三电平逆变器的空间矢量状态图；图3为实施例中采用本专利技术方法的扇区划分12份后的空间矢量示意图；图4为实施例中的中点电压波动图；图5为实施例中的共模电压图；图6为实施例中直角坐标系下的第一大扇区；图7为实施例中60度坐标系下的第一大扇区。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例本专利技术涉及一种T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法，T型三电平逆变器的拓扑结构如图1所示(共发射极)，其每一相具有四个开关管，其输出电压与开关管之间的关系如表1所示。表1中：1表示开关管开通，0表示开关管关断。表1a相输出电压与器件导通关系由于T型三电平逆变器每相都可以输出P、O、N三种电平状态，所以三相一共有27种状态组合，对应着27个基本空间电压矢量。在αβ坐标系上根据基本空间电压矢量与α轴的夹角，将其分为6个大扇区，T型三电平逆变器的空间矢量状态如图2所示。图2中一共有27个基本空间电压矢量状态，按照矢量的幅值可分成大矢量、中矢量、小矢量和零矢量，其中幅值为0的为零矢量，幅值为Udc/3的为小矢量，幅值为的为中矢量，幅值为2Udc/3的为大矢量。Udc为直流侧电压值。T型三电平逆变器的共模电压定义为o点与n点之间的电压，如图1所示，假设电路三相对称，CMV(CommonModeVoltage，共模电压)可由以下方程导出：式中，UAO、UBO、UCO分别为输出相电压，Li和Lg分别为滤波电感的感值，iA、iB、iC分别为逆变器输出相电流，ia、ib、ic分别为并网电流，Uga、Ugb、Ugc分别为A、B、C三相电压值，Uno为共模电压值。由于电路三相对称，则有：同时CMV取决于T型三电平逆变器的开关状态，可以通过以下开关函数来决定。式中：Uno为共模电压值，Udc为直流侧电压值，SA、SB、SC分别为开关函数，定义如下所示：由上式可以得到，CMV的大小与开关状态关系密切，具体关系如下表2所示，其中零矢量(OOO)和6个中矢量产生的共模电压为0。表2按开关状态计算的共模电压同时，逆变器输出中点电压时，必有电流流进、流出中点，使得电容C1、C2充电或放电。中点电流的表达式如下所示：io＝i1-i2其中，C1、C2分布为上臂电容C1和下臂电容C2的电容大小，i1和i2分别为流入上臂电容C1和下臂电容C2的电流，io为中性点电流。当C1＝C2＝C时，C为一个常数，为电容数值，有：各个矢量对中点电压的影响主要体现在对中点电流的影响。27个矢量分类与相对应产生的中点电流如下表3所示：表3空间矢量状态分类由上表可得，大矢量和零矢量不会产生中点电流，小矢量和中矢量均会产生中点电流，从而得出影响T型三电平逆变器中点电位主要矢量为小矢量和中矢量。本专利技术方法选用六个中矢量，一个零矢量和六个虚拟小矢量构成的新型虚拟矢量调制策略，将扇区重新划分成12个，其中每个新的虚拟小矢量由一个大矢量和一个零矢量构成。同时将整体计算建立于60度坐标系中，避免进行大量的三角函数运算，使得整个运算过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法，其特征在于，首先将T型三电平逆变器的三相空间矢量划分为六大扇区，并将各矢量按照幅值大小分类为大矢量、中矢量、小矢量和零矢量，随后选用六个中矢量、一个零矢量和六个虚拟小矢量构成新型虚拟矢量，利用所述新型虚拟矢量重新将三相空间矢量划分为十二个扇区，并采用五段式对称发波。/n

【技术特征摘要】
1.一种T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法，其特征在于，首先将T型三电平逆变器的三相空间矢量划分为六大扇区，并将各矢量按照幅值大小分类为大矢量、中矢量、小矢量和零矢量，随后选用六个中矢量、一个零矢量和六个虚拟小矢量构成新型虚拟矢量，利用所述新型虚拟矢量重新将三相空间矢量划分为十二个扇区，并采用五段式对称发波。


2.根据权利要求1所述的T型三电平逆变器共模电压及中性点电压平衡控制方法，其特征在于，所述大矢量的幅值为2Udc/3，所述中矢量的幅值为所述小矢量的幅值为Udc/...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁少云，邹海荣，潘三博，李琴，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31