零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法及相关组件技术

本申请公开了一种零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法及相关组件，所述方法包括：获取预设的不平衡裕量因子K以及所述三电平逆变器的直流侧电压U

【技术实现步骤摘要】
零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法及相关组件


[0001]本专利技术涉及变流器
，特别涉及一种零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法及相关组件。

技术介绍

[0002]三电平中点钳位(Neutral Point Clamped,NPC)逆变器是最常用的三电平逆变器，其主电路拓扑如图1。由于器件电压应力低、结构和控制简单、易实现能量双向流动等优点，三电平逆变器在光伏和风力发电、变频调速、冶金采矿等领域得到了广泛应用。
[0003]空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)是三电平变流器常用的脉宽调制策略。定义三电平NPC逆变器由高到低输出的三种电平状态分别为P、O、N，则可将三电平NPC逆变器的空间矢量总结于图2。其中，各空间矢量依据幅值可分类为零矢量、P型小矢量、N型小矢量、中矢量和大矢量，而同一位置的P型小矢量和N型小矢量互为冗余小矢量。各空间矢量的具体分类如表1。
[0004]表1三电平变流器各电压空间矢量类型
[0005][0006]SVPWM依据各采样周期内首发的矢量为小矢量或零矢量，可划分为小矢量起始SVPWM和零矢量起始SVPWM。文献《大功率三电平逆变器脉宽调制及磁场定向控制的研究》(殷正刚，[D].北京:中国科学院大学,2012:87
‑
89)指出，在调制比低于0.3的低调制比区域，相比小矢量起始SVPWM，零矢量起始SVPWM不会产生窄脉冲、可以产生任意小的线电压值并具备更优的谐波性能。故为取得最佳控制效果，三电平NPC逆变器在低调制比区域应选用零矢量起始SVPWM作为脉宽调制策略。
[0007]零矢量起始SVPWM在实现过程中需计算各空间矢量的作用时间并需判断参考电压所在的扇形区域，其步骤繁琐、计算复杂并存在计算误差，不利于工程应用。为更方便的实现零矢量起始SVPWM，专利《基于载波实现的零矢量起始SVPWM控制方法》(葛琼璇.[P].专利技术专利，2020，CN201811265431.5)通过推导零矢量起始SVPWM的零序电压和三角载波，提出了基于载波实现的零矢量起始SVPWM。在保留零矢量起始SVPWM的优点同时，该方法简化了系统计算量，无需扇区判断和旋转坐标变换，提高了系统的计算效率和计算精确性。
[0008]当三电平NPC逆变器的中点电压不平衡时，会在输出电压中产生低次谐波，并会导致开关器件承受过高的电压，危及三电平NPC逆变器的运行安全，因此必须要采取措施控制
中点电压平衡。文献《三电平ANPC变流器中点电位控制策略研究》(张波.[J].电工电能新技术,2016,35(8):1
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7.)指出，位置相同的两个冗余小矢量对中点电压的影响效果相反，故可通过重新分配两个冗余小矢量作用时间的方式控制中点电压平衡。但零矢量起始SVPWM在一个采样周期内并不存在冗余小矢量，其无法利用现有重新分配冗余小矢量作用时间的方法来控制中点电压平衡。
[0009]针对传统中点电压平衡方法不适用于零矢量起始SVPWM的问题，专利《一种零矢量起始SVPWM中点电位平衡控制方法》通过调整两个非冗余小矢量中作用时间更长的小矢量的占空比，提出了适用于零矢量起始SVPWM的中点电压平衡方法。在零矢量起始SVPWM作用下，该方法可以有效的控制中点电压恢复平衡，从而提高了三电平NPC逆变器的可靠性。但该方法会导致电流谐波增加，且该方法在平衡控制过程中需要使用PI控制器并需判断电流方向和相角区域，其步骤复杂并会降低三电平NPC逆变器的输出谐波性能。此外，由于零矢量起始SVPWM和基于载波实现的零矢量起始SVPWM的实现过程并不相同，该方法只针对零矢量起始SVPWM设计，并不适用于基于载波实现的零矢量起始SVPWM。
[0010]因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

[0011]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法、装置、设备及存储介质，以提高三电平NPC逆变器在基于载波实现的零矢量起始SVPWM作用下的可靠性以及在中点电压平衡控制过程中的输出谐波性能，其具体方案如下：
[0012]一种零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法，包括：获取预设的不平衡裕量因子K以及所述三电平逆变器的直流侧电压U
dc
；根据所述三电平逆变器直流侧电压U
dc
和所述三电平逆变器直流侧中点电压计算得到三电平逆变器的中点电压不平衡值U
dc_dev
；当U
dc_dev
大于K
×
U
dc
时，在三角载波峰值处修正零矢量起始SVPWM的零序电压；当U
dc_dev
小于
‑
K
×
U
dc
时，在三角载波零点处修正零矢量起始SVPWM的零序电压；将U
zero
注入所述三电平逆变器的三相原始调制波。
[0013]优选的，所述根据所述三电平逆变器直流侧电压U
dc
和所述三电平逆变器直流侧中点电压计算得到三电平逆变器的中点电压不平衡值U
dc_dev
，包括：采用以下公式计算U
dc_dev
：
[0014]U
dc_dev
＝U
dc
‑
2U
neu
[0015]式中，U
dc
为所述三电平逆变器的直流侧电压，U
neu
为所述三电平逆变器的直流侧中点电压。
[0016]优选的，所述在三角载波峰值处修正零矢量起始SVPWM的零序电压，包括：若当前采样周期内三角载波方向为下降方向，且上一采样周期内三角载波方向为上升方向，将U
zero
修正为(U
min
+U
max
‑
1)/2；若当前采样周期内三角载波方向为上升方向，且上一采样周期内三角载波方向为下降方向，保持U
zero
不变；若当前采样周期内三角载波方向和上一采样周期内三角载波方向相同，保持U
zero
不变；其中，U
min
为所述三相原始调制波的最小值，U
max
为所述三相原始调制波的最大值。
[0017]优选的，所述在三角载波零点处修正零矢量起始SVPWM的零序电压，包括：若当前采样周期内三角载波方向为上升方向，且上一采样周期内三角载波方向为下降方向，将
U
zero
修正为
‑
(U
min
+U
max
+1)/2；若当前采样周期内三角载波方向为下降方向，且上一采样周期内三角载波方向为上升方向，保持U
zero
不变；若当前采样周期内三角载波方向和上一采样周期内三角载波方向相同，保持U
zero...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法，其特征在于，包括：获取预设的不平衡裕量因子K以及所述三电平逆变器的直流侧电压U
dc
；根据所述三电平逆变器直流侧电压U
dc
和所述三电平逆变器直流侧中点电压计算得到三电平逆变器的中点电压不平衡值U
dc_dev
；当U
dc_dev
大于K
×
U
dc
时，在三角载波峰值处修正零矢量起始SVPWM的零序电压U
zero
；当U
dc_dev
小于
‑
K
×
U
dc
时，在三角载波零点处修正零矢量起始SVPWM的零序电压U
zero
；将U
zero
注入所述三电平逆变器的三相原始调制波。2.根据权利要求1所述的零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法，其特征在于，所述根据所述三电平逆变器直流侧电压U
dc
和所述三电平逆变器直流侧中点电压计算得到三电平逆变器的中点电压不平衡值U
dc_dev
，包括：采用以下公式计算U
dc_dev
：U
dc_dev
＝U
dc
‑
2U
neu
式中，U
dc
为所述三电平逆变器的直流侧电压，U
neu
为所述三电平逆变器的直流侧中点电压。3.根据权利要求1所述的零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法，其特征在于，所述在三角载波峰值处修正零矢量起始SVPWM的零序电压U
zero
，包括：若当前采样周期内三角载波方向为下降方向，且上一采样周期内三角载波方向为上升方向，将U
zero
修正为(U
min
+U
max
‑
1)/2；若当前采样周期内三角载波方向为上升方向，且上一采样周期内三角载波方向为下降方向，保持U
zero
不变；若当前采样周期内三角载波方向和上一采样周期内三角载波方向相同，保持U
zero
不变；其中，U
min
为所述三相原始调制波的最小值，U
max
为所述三相原始调制波的最大值。4.根据权利要求1所述的零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法，其特征在于，所述在三角载波零点处修正零矢量起始SVPWM的零序电压U
zero
，包括：若当前采样周期内三角载波方向为上升方向，且上一采样周期内三角载波方向为下降方向，将U
zero
修正为
‑
(U
min
+U
max
+1)/2；若当前采样周期内三角载波方向为下降方向，且上一采样周期内三角载波方向为上升方向，保持U
zero
不变；若当前采样周期内三角载波方向和上一采样周期内三角载波方向相同，保持U
zero
不变；其中，U
min
为所述三相原始调制波的最小值，U
max
为所述三相原始调制波的最大值。5.根据权利要求3或4所述的零矢量起始SVPWM中点电压平衡方法，其特征在于，所述根据所述三电平逆变器直流侧电压U
dc
和所述三电平逆变器直流侧中点电压计算得到三电平逆变器的中点电压不平衡值U
dc_dev
之...

【专利技术属性】
技术研发人员：高瞻，赖娜，谢扬旭，蔡旗，周志达，耿程飞，吴轩钦，
申请(专利权)人：深圳市英威腾电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：