本發(fā)明涉及變流器調(diào)制領(lǐng)域，具體涉及一種基于零共模電壓的t型三電平變流器中點電壓及載波調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

1、隨著風(fēng)電光伏等新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中占比不斷提高，三電平逆變器的應(yīng)用也得到越來越廣泛。三電平逆變器具有低諧波，高效率，低損耗，電壓變化率小的特點。對三電平逆變器的脈沖寬度調(diào)制主要包含空間矢量脈寬調(diào)制、載波脈寬調(diào)制。但在實際應(yīng)用中由于三電平逆變器的高頻共模電壓會產(chǎn)生高頻耦合電流，加速電機絕緣老化。同時共模電壓會產(chǎn)生漏電流，最終經(jīng)過導(dǎo)體流入電網(wǎng)，產(chǎn)生電磁干擾。此外，高頻漏電流可能會引起電流繼電器保護裝置的誤動作，降低電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而且共模電壓產(chǎn)生的電流流過負載時會消耗功率，對負載十分不利，影響了其長期安全運行。因此，共模電壓的優(yōu)化控制具有重要意義。

2、現(xiàn)階段對共模電壓的研究方向，一種是采用電容濾波，共模抑制比較高的放大器等硬件方式對共模電壓進行抑制。另一種則是采用零共模電壓矢量來實現(xiàn)零共模電壓的軟件方式。消除共模電壓的軟件方式目前主要采用空間矢量調(diào)制消除共模電壓。軟件方式可以有效降低成本，在實際應(yīng)用中更具研究價值。但是，當(dāng)中點電位發(fā)生偏移時，傳統(tǒng)調(diào)控策略無法應(yīng)對中點電位偏移問題，將引起電容電壓分配不均勻，從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于零共模電壓的t型三電平變流器中點電壓及載波調(diào)控方法，在實現(xiàn)零共模電壓的同時中點電位平衡，解決現(xiàn)有方案在共模電壓與中點電位平衡之間的折中取舍問題。

2、實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

3、一種基于零共模電壓的t型三電平變流器中點電壓及載波調(diào)控方法，其特征在于，包括：

4、根據(jù)t型三電平變流器的數(shù)學(xué)模型確定各個空間矢量的共模電壓；

5、選取共模電壓為0的矢量，考慮中點電流的約束條件，選取3個中點電流和為0的空間矢量合成新虛擬矢量，同時引入分配系數(shù)，在中點電位發(fā)生偏移時通過改變分配系數(shù)實現(xiàn)中點電位再平衡；

6、由新虛擬矢量合成目標矢量，同時基于載波調(diào)制策略設(shè)計調(diào)制波表達式。

7、進一步地，所述數(shù)學(xué)模型包括kvl方程和kcl方程。

8、進一步地，所述空間矢量根據(jù)矢量長度分成零矢量、小矢量、中矢量和大矢量，各個空間矢量的共模電壓為：

9、

10、其中，(sasbsc)為開關(guān)狀態(tài)的矢量表示方式，sx為單相開關(guān)，x＝a、b、c，|vno|為共模電壓值，vdc為直流電壓。

11、進一步地，選取共模電壓為0的矢量，考慮中點電流的約束條件，選取3個中點電流和為0的空間矢量合成新虛擬矢量為：

12、

13、其中，k為分配系數(shù)，v1m、v2m、v3m、v4m、v5m、v6m為新虛擬矢量，v1(10-1)、v2(01-1)、v3(-110)、v4(-101)、v5(0-11)、v6(1-10)為中矢量；對于新虛擬矢量v1m，所述分配系數(shù)k＝1/3時則中點電流為0，中點電位不變；當(dāng)0<k<1/3時中點電流為(1-3k)ib/2，中點電位上升；當(dāng)1/3<k<1時，中點電流為-(3k-1)ib/2，中點電位下降。

14、進一步地，由新虛擬矢量合成目標矢量具體包括：基于虛擬矢量將整個矢量平面均分為6個扇區(qū)，設(shè)計每個扇區(qū)的開關(guān)時序，通過開關(guān)時序合成目標矢量。

15、進一步地，所述6個扇區(qū)為：-30°～30°為扇區(qū)i，30°～90°為扇區(qū)ⅱ，90°～150°為扇區(qū)ⅲ，150°～210°為扇區(qū)ⅳ，210°～270°為扇區(qū)ⅴ，270°～330°為扇區(qū)ⅵ。

16、進一步地，所述每個扇區(qū)的開關(guān)時序包括：

17、扇區(qū)ⅰ的開關(guān)時序：

18、v2(01-1)|ia→v1(10-1)|ib→v0(000)|0→v5(0-11)|ia→v6(01-1)|ic

19、v6(01-1)|ic→v5(0-11)|ia→v0(000)|0→v1(10-1)|ib→v2(01-1)|ia

20、扇區(qū)ⅱ的開關(guān)時序：

21、v3(-110)|ic→v2(01-1)|ia→v0(000)|0→v6(01-1)|ic→v1(10-1)|ib

22、v1(10-1)|ib→v6(01-1)|ic→v0(000)|0→v2(01-1)|ia→v3(-110)|ic

23、扇區(qū)ⅲ的開關(guān)時序：

24、v4(-101)|ib→v3(-110)|ic→v0(000)|0→v1(10-1)|ib→v2(01-1)|ia

25、v2(01-1)|ia→v1(10-1)|ib→v0(000)|0→v3(-110)|ic→v4(-101)|ib

26、扇區(qū)ⅳ的開關(guān)時序：

27、v5(0-11)|ia→v4(-101)|ib→v0(000)|0→v2(01-1)|ia→v3(-110)|ic

28、v3(-110)|ic→v2(01-1)|ia→v0(000)|0→v4(-101)|ib→v5(0-11)|ia

29、扇區(qū)ⅴ的開關(guān)時序：

30、v6(01-1)|ic→v5(0-11)|ia→v0(000)|0→v3(-110)|ic→v4(-101)|ib

31、v4(-101)|ib→v3(-110)|ic→v0(000)|0→v5(0-11)|ia→v6(01-1)|ic

32、扇區(qū)ⅵ的開關(guān)時序：

33、v1(10-1)|ib→v6(01-1)|ic→v0(000)|0→v4(-101)|ib→v5(0-11)|ia

34、v5(0-11)|ia→v4(-101)|ib→v0(000)|0→v6(01-1)|ic→v1(10-1)|ib

35、其中，ia、ib、ic為中點電流，v1(*)～v6(*)表示對應(yīng)的*矢量。

36、進一步地，所述調(diào)制波表達式為：

37、

38、其中，k為分配系數(shù)，u1-u6為調(diào)制波信號，d1、d2為矢量v1、v2對應(yīng)的占空比。

39、進一步地，所述扇區(qū)i、扇區(qū)ⅲ和扇區(qū)ⅴ再均分成兩個小扇區(qū)，為a扇區(qū)和b扇區(qū)，所述扇區(qū)ⅱ、扇區(qū)ⅳ和扇區(qū)ⅵ再均分成兩個小扇區(qū)，為c扇區(qū)和d扇區(qū)，所述a、b、c和d扇區(qū)下的占空比與三相電壓之間的關(guān)系式：

40、

41、其中umax、umid、umin為三相電壓中的最大值、中間值和最小值，g1～g6為每個扇區(qū)占空比與三相電壓之間的關(guān)系式參數(shù)。

42、進一步地，所述關(guān)系式參數(shù)g1～g6為：

43、 扇區(qū)s <![cdata[g₁]]> <![cdata[g₂]]> <![cdata[g₃]]> <![cdata[g₄]]> <![cdata[g₅]]> <![cdata[g₆]]> a 2/3 -4/3 2/3 2/3 2/3 -4/3 b 2/3 2/3 -4/3 2/3 -4/3 2/3 c -2/3 4/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 d -2/3 -2/3 4/3 -2/3 -2/3 -2/3

44、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：(1)本發(fā)明鑒于現(xiàn)有脈寬調(diào)制算法在共模電壓與中點電位中進行折中取舍，設(shè)計新虛擬矢量，引入分配系數(shù)，可以同時實現(xiàn)零共模電壓和中點電位平衡；(2)本發(fā)明提出載波調(diào)制實現(xiàn)方法，暨在同時實現(xiàn)零共模電壓和中點電位平衡的情況下，進一步簡化載波調(diào)制實現(xiàn)方案。