CN107769602A - 三电平逆变器中性点电位自平衡开关信号获取方法及装置 - Google Patents

三电平逆变器中性点电位自平衡开关信号获取方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种三电平逆变器中性点电位自平衡开关信号获取方法及装置。该方法包括：步骤1，基于对称三相输出参考电压的瞬时值，获取最大原始调制信号、中值原始调制信号和最小原始调制信号；步骤2，将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号累加公共零序电压后分别分解为正极性修正调制信号和负极性修正调制信号；步骤3，基于所述正极性修正调制信号、负极性修正调制信号和三角载波，获取开关信号。本发明的方法可应用于中间直流电压时变和不相等的逆变器，通用性更好；基于输出参考电压获取开关信号，考虑了中性点电位自平衡与负载的关系，从而可以让逆变器在所有工况下实现中性点平衡，效率更高。

Description

三电平逆变器中性点电位自平衡开关信号获取方法及装置
技术领域
本发明涉及电力转换技术领域，更具体地，涉及一种三电平逆变 器中性点电位自平衡开关信号获取方法及装置。
背景技术
多电平逆变器因具有较好的输出波形质量被广泛应用。多电平逆 变器可以细分为中性点箝位型逆变器、飞跨电容逆变器和级联H桥逆变 器等。相比于飞跨电容逆变器和级联H桥逆变器，中性点箝位型逆变器 因无需数量众多的箝位电容和笨重的移相变压器，在中高压领域获得 了大量的应用。但是，中性点箝位型逆变器因存在中性点电位不平衡的问题，一方面会导致输出波形畸变，另一方面会使得某些直流电容 和开关器件承受的应力过大大，影响逆变器的安全运行。
现有技术中，针对中性点箝位型逆变器中性点电位不平衡的问题 一般采用如下三种方法解决：方法一，根据中性点电位漂移程度与中 间直流电容的容值成反比，通过较大的中间直流电容被动抑制中性点 电位漂移；方法二，增加额外硬件电路来平衡中性点电位，例如增添 单相半桥桥臂来主动平衡中性点电位；方法三，通过现有的调制策略 来主动削弱或消除中性点电位漂移。
在上述方法中，方法一增加了对硬件性能的要求，方法二需增加 额外的硬件，这两种方法均会增加成本；方法三中现有的调制策略仅 适用于上下直流电压相等的逆变器，而无法应用于上下直流电压时变 和不相等的逆变器上且无法让逆变器在所有工况下都实现中性点平衡。
发明内容
本发明提供一种三电平逆变器中性点电位自平衡开关信号获取方 法及装置，以克服现有的调制策略仅适用于上下直流电压相等的逆变 器，而无法应用于上下直流电压时变和不相等的逆变器上且无法让逆 变器在所有工况下都实现中性点平衡的问题。
根据本发明的第一方面，提供一种三电平逆变器中性点电位自平 衡开关信号获取方法，该方法包括：步骤1，基于对称三相输出参考电 压的瞬时值，获取最大原始调制信号、中值原始调制信号和最小原始 调制信号；步骤2，将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最 小修正调制信号累加公共零序电压后分别分解为正极性修正调制信号 和负极性修正调制信号；步骤3，基于所述正极性修正调制信号、负极 性修正调制信号和三角载波，获取开关信号。
结合本发明第一方面第一种可能实现方式，在第二种可能实现的 方式中，所述步骤1具体包括：获取所述对称三相输出参考电压每个 时刻的最大值、中间值和最小值，依次作为所述最大原始调制信号、 所述中值原始调制信号和所述最小原始调制信号。
结合本发明第一方面第一种可能实现方式，在第三种可能实现的 方式中，在所述步骤2中，所述最大修正调制信号的正极性修正调制 信号包括所述原始最大调制信号和所述公共零序电压；所述最大修正 调制信号的负极性修正调制信号为零；所述中值修正调制信号的正极 性修正调制信号包括所述原始中值调制信号和正极性零序电压；所述 中值修正调制信号的负极性修正调制信号包括所述原始中值调制信号 和负极性零序电压；所述最小修正调制信号的正极性修正调制信号为 零；所述最小修正调制信号的负极性修正调制信号包括所述原始最小 调制信号和所述公共零序电压。
结合本发明第一方面第三种可能实现方式，在第四种可能实现的 方式中，在所述步骤2之前还包括：基于中性点电位平衡，获取所述 公共零序电压、所述正极性零序电压和所述负极性零序电压。
结合本发明第一方面第四种可能实现方式，在第五种可能实现的 方式中，所述基于中性点电位平衡，获取所述公共零序电压、所述正 极性零序电压和所述负极性零序电压具体包括：在第一约束条件、第 二约束条件、第三约束条件和第四约束条件下，基于第一方程、第二 方程、第三方程和第四方程构成的方程组，获取所述公共零序电压、 所述正极性零序电压和所述负极性零序电压；
所述第一约束条件为：
所述第二约束条件为：
所述第三约束条件为：
所述第四约束条件为：
所述第一方程为：
所述第二方程为：imax+imid+imin＝0，
所述第三方程为：
所述第四方程为：u0＝u01+u02；
其中，和依次为最大修正调制信号和中值修正调制信号；和 依次为中值修正调制信号和最小修正调制信号的负极性调制信号； imax、imid和imin分别为最大、中值和最小三相输出电流；dmaxp、dmidp、dmidn和dminn为；和为最大原始调制信号、中值原始调制信号和 最小原始调制信号即三相最大、中值和最小输出电压；u0、u01和u02分 别为公共零序电压、正极性零序电压和负极性零序电压。
结合本发明第一方面第一种可能实现方式，在第六种可能实现的 方式中，所述步骤3之前还包括：将所述正极性修正调制信号减去最 小原始调制信号后除以直流侧电压，得到归一化的正极性修正调制信 号；将所述负极性修正调制信号减去最大原始调制信号后除以直流侧 电压，得到归一化的负极性修正调制信号。
结合本发明第一方面第一或第六种可能实现方式，在第七种可能 实现的方式中，所述步骤3具体包括：基于所述正极性修正调制信号 与所述三角载波，获取第一控制信号；基于所述负极性修正调制信号 与所述三角载波，获取第二控制信号；基于所述第一控制信号和所述 第二控制信号，获取所述开关信号。
结合本发明第一方面第七种可能实现方式，在第八种可能实现的 方式中，所述基于所述正极性修正调制信号与所述三角载波，获取第 一控制信号具体包括：将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号 和最小修正调制信号的正极性修正调制信号分别与所述三角载波进行 大小比较，获取三个开关信号作为所述第一控制信号；所述基于所述 负极性修正调制信号与所述三角载波，获取第二控制信号具体包括： 将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号的 负极性修正调制信号分别与所述三角载波进行大小比较，获取三个开 关信号作为第二控制信号。
根据本发明的第二方面，提供一种三电平逆变器中性点电位自平 衡开关信号获取装置，包括：第一获取模块、分解模块和开关信号获 取模块；第一获取模块，用于基于对称三相输出参考电压的瞬时值， 获取最大原始调制信号、中值原始调制信号和最小原始调制信号；分 解模块，用于将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修 正调制信号累加公共零序电压后分别分解为正极性修正调制信号和负 极性修正调制信号；开关信号获取模块，用于基于所述正极性修正调 制信号、负极性修正调制信号和三角载波，获取开关信号。
本发明提出的三电平逆变器中性点电位自平衡开关信号获取方法 及装置，通过基于对称三相输出参考电压的瞬时值，获取最大原始调 制信号、中值原始调制信号和最小原始调制信号；将所述最大修正调 制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号累加公共零序电压后 分别分解为正极性修正调制信号和负极性修正调制信号；基于所述正 极性修正调制信号、负极性修正调制信号和三角载波，获取开关信号。 本发明的方法可应用于中间直流电压时变和不相等的逆变器，通用性 更好；基于输出参考电压获取开关信号，考虑了中性点电位自平衡与 负载的关系，从而可以让逆变器在所有工况下实现中性点平衡，效率 更高；无需更高性能的硬件也无需增加额外的硬件，不会增加硬件成 本。
附图说明
图1为根据本发明实施例的三电平逆变器中性点电位自平衡开关 信号获取方法流程图；
图2为根据本发明实施例的三电平逆变器中性点电位自平衡开关 信号获取装置示意图；
图3为根据本发明实施例的三电平间接矩阵变换器的拓扑结构示 意图；
图4(a)为根据本发明实施例的在调制系数为0.45、输出频率为 40Hz且负载为串联RL支路(R＝25ohm,L＝3mH)时，3LT2IMC中逆 变器的中性点电位平衡效果图；
图4(b)为根据本发明实施例的在调制系数为0.9、输出频率为 40Hz且负载为串联RL支路(R＝25ohm,L＝3mH)时，3LT2IMC中逆 变器的中性点电位平衡效果图；
图4(c)为根据本发明实施例的在调制系数为0.45、输出频率为 60Hz且负载为串联RL支路(R＝25ohm,L＝3mH)时，3LT2IMC中逆 变器的中性点电位平衡效果图；
图4(d)为根据本发明实施例的在调制系数为0.45、输出频率为60Hz且负载为并联RLC支路(R＝25ohm，L＝3Mh，C＝10uF)时，3LT2IMC 中逆变器的中性点电位平衡效果图；
图5为根据本发明实施例的三电平逆变器中性点电位自平衡开关 信号获取装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，根据本发明的第一方面，提供一种三电平逆变器中 性点电位自平衡开关信号获取方法，该方法包括：步骤1，基于对称三 相输出参考电压的瞬时值，获取最大原始调制信号、中值原始调制信 号和最小原始调制信号；步骤2，将所述最大修正调制信号、中值修正 调制信号和最小修正调制信号累加公共零序电压后分别分解为正极性 修正调制信号和负极性修正调制信号；步骤3，基于所述正极性修正调 制信号、负极性修正调制信号和三角载波，获取开关信号。
在本实施例中，对称三相输出参考电压是中性点箝位型三电平逆 变器的期望输出电压，即负载所需电压，表达式如下：
其中，和为对称三相输出参考电压，Uom、ω0和φ分别为幅值、 角频率和期望输出电压的初始相位。
基于对称三相输出参考电压的瞬时值，获取的最大原始调制信号、 中值原始调制信号和最小原始调制信号表达式如下：
其中，和依次为最大原始调制信号、中值原始调制信号和 最小原始调制信号；为对称三相输出参考电压； max(),mid(),min()分别为取最大值、中间值和最小值运算。
为实现三电平逆变器线性电压传输比的最大化，对最大原始调制 信号、中值原始调制信号和最小原始调制信号分别累加公共零序电压， 得到最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号，表 达式如下：
其中，和依次为最大修正调制信号、中值修正调制信号和 最小修正调制信号；和依次为最大原始调制信号、中值原 始调制信号和最小原始调制信号；u0为公共零序电压。
为了保证逆变器的每个开关周期内中性点电流平均值为零，将修 正调制信号分解为正负极性修正调制信号。在本实施例中，具体地， 分别将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信 号分解为正极性修正调制信号和负极性修正调制信号，并基于所述正 极性修正调制信号、负极性修正调制信号和三角载波，获取各开关管 的开关信号。其中，由所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和 最小修正调制信号分解得到的正极性修正调制信号和负极性修正调制 信号的表达式如下：
其中，和依次为最大修正调制信号、中值修正调制信号和 最小修正调制信号；和依次为最大修正调制信号、中值 修正调制信号和最小修正调制信号的正极性调制信号；和依次为最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号的 负极性调制信号。
本发明提出的三电平逆变器中性点电位自平衡开关信号获取方法， 通过基于对称三相输出参考电压的瞬时值，获取最大原始调制信号、 中值原始调制信号和最小原始调制信号；将所述最大修正调制信号、 中值修正调制信号和最小修正调制信号累加公共零序电压后分别分解 为正极性修正调制信号和负极性修正调制信号；基于所述正极性修正 调制信号、负极性修正调制信号和三角载波，获取开关信号。本发明 的方法可应用于中间直流电压时变和不相等的逆变器，通用性更好； 基于输出参考电压获取开关信号，考虑了中性点电位自平衡与负载的 关系，从而可以让逆变器在所有工况下实现中性点平衡，效率更高； 无需更高性能的硬件也无需增加额外的硬件，不会增加硬件成本。
作为一种可选实施例，所述步骤1具体包括：获取所述对称三相 输出参考电压每个时刻的最大值、中间值和最小值，依次作为所述最 大原始调制信号、所述中值原始调制信号和所述最小原始调制信号。
在本实施例中，将对称三相输出参考电压每一时刻的电压值进行 比较，获取各时刻的最大值构成最大原始调制信号，各时刻的中间值 构成中值原始调制信号和各时刻的最小值构成最小原始调制信号。
作为一种可选实施例，在所述步骤2中，所述最大修正调制信号 的正极性修正调制信号包括所述原始最大调制信号和所述公共零序电 压；所述最大修正调制信号的负极性修正调制信号为零；所述中值修 正调制信号的正极性修正调制信号包括所述原始中值调制信号和正极 性零序电压；所述中值修正调制信号的负极性修正调制信号包括所述 原始中值调制信号和负极性零序电压；所述最小修正调制信号的正极 性修正调制信号为零；所述最小修正调制信号的负极性修正调制信号 包括所述原始最小调制信号和所述公共零序电压。
在本实施例中，正、负极性修正调制信号表达式如下：
其中，和依次为最大修正调制信号、中值修正调制信号 和最小修正调制信号的正极性调制信号；和依次为最大 修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号的负极性调制 信号；和依次为最大原始调制信号、中值原始调制信号和 最小原始调制信号；u0为公共零序电压，u01为正极性零序电压，u02为 负极性零序电压。
作为一种可选实施例，在所述步骤2之前还包括：基于中性点电 位平衡，获取所述公共零序电压、所述正极性零序电压和所述负极性 零序电压。
在本实施例中，为了保持中性点电位自平衡，需保持中性点电流 为零。中性点电流由三相输出电流基于桥臂中间开关的开合合成。其 中，桥臂中间开关的开合与开关的占空比决定，而开关的占空比基于 各零序电压求得；基于基尔霍夫定律可知三相输出电流之和为0，三相 输出电压之和为0；公共零序电压等于正极性零序电压与负极性零序电 压之和。基于上述变量间的关系，可获取所述公共零序电压、所述正 极性零序电压和所述负极性零序电压。
作为一种可选实施例，所述基于中性点电位平衡，获取所述公共 零序电压、所述正极性零序电压和所述负极性零序电压具体包括：在 第一约束条件、第二约束条件、第三约束条件和第四约束条件下，基 于第一方程、第二方程、第三方程和第四方程构成的方程组，获取所 述公共零序电压、所述正极性零序电压和所述负极性零序电压；
所述第一约束条件为：
所述第二约束条件为：
所述第三约束条件为：
所述第四约束条件为：
所述第一方程为：
所述第二方程为：imax+imid+imin＝0，
所述第三方程为：
所述第四方程为：u0＝u01+u02；
其中，和依次为最大修正调制信号和中值修正调制信号；和 依次为中值修正调制信号和最小修正调制信号的负极性调制信号； imax、imid和imin分别为最大、中值和最小三相输出电流；dmaxp、dmidp、dmidn和dminn为；和为最大原始调制信号、中值原始调制信号和 最小原始调制信号即三相最大、中值和最小输出电压；u0、u01和u02分 别为公共零序电压、正极性零序电压和负极性零序电压。
在本实施例中，所述基于中性点电位平衡，获取所述公共零序电 压、所述正极性零序电压和所述负极性零序电压的计算公式如下：
上式满足下述约束条件：
其中，和依次为最大修正调制信号和中值修正调制信号；和 依次为中值修正调制信号和最小修正调制信号的负极性调制信号。
获取的所述公共零序电压、所述正极性零序电压和所述负极性零 序电压如下：
其中，u0为公共零序电压，u01为正极性零序电压，u02为负极性零序电 压；和依次为最大原始调制信号、upo中值原始调制信号 和最小原始调制信号；uon为直流侧下直流电压，upo为直流侧上直流电 压，upn为直流侧电压。
在本实施例中，通过上述公式获取所述公共零序电压、所述正极 性零序电压和所述负极性零序电压后，便可得到最大修正调制信号、 中值修正调制信号和最小修正调制信号，进而可以得到所述最大修正 调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号的正极性修正调制 信号和负极性修正调制信号。
作为一种可选实施例，所述步骤3之前还包括：将所述正极性修 正调制信号减去最小原始调制信号后除以直流侧电压，得到归一化的 正极性修正调制信号；将所述负极性修正调制信号减去最大原始调制 信号后除以直流侧电压，得到归一化的负极性修正调制信号。
在本实施例中，为了便于数字化控制的实现，对正、负极性修正 调制信号进行了归一化处理，归一化公式如下所示：
其中，和依次为归一化后的最大修正调制信号、中值修 正调制信号和最小修正调制信号的正极性调制信号；和依 次为归一化后的最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调 制信号的负极性调制信号；和依次为最大原始调制信号、 中值原始调制信号和最小原始调制信号；upn为直流侧电压。
当和时，将输出相位r,s,t的归一化后的正 极性调制信号和分别与正三角波进行比较，获得输出相位r,s,t 的正开关信号，输出相位r,s,t的归一化后的负极性调制信号和 分别与负三角波进行比较，获得输出相位r,s,t的负开关信号，如图 2所示。图2为通用载波调制下的开关信号示意图。其中，Ts是开关 周期，fs是开关频率。
作为一种可选实施例，所述步骤3具体包括：基于所述正极性修 正调制信号与所述三角载波，获取第一控制信号；基于所述负极性修 正调制信号与所述三角载波，获取第二控制信号；基于所述第一控制 信号和所述第二控制信号，获取所述开关信号。
在本实施例中，基于所述正极性修正调制信号与所述三角载波， 可获得上桥臂开关管的开关信号，基于所述正极性修正调制信号与所 述三角载波，可获得上桥臂开关管的开关信号。
作为一种可选实施例，所述基于所述正极性修正调制信号与所述 三角载波，获取第一控制信号具体包括：将所述最大修正调制信号、 中值修正调制信号和最小修正调制信号的正极性修正调制信号分别与 所述三角载波进行大小比较，获取三个开关信号作为所述第一控制信 号；所述基于所述负极性修正调制信号与所述三角载波，获取第二控 制信号具体包括：将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最 小修正调制信号的负极性修正调制信号分别与所述三角载波进行大小 比较，获取三个开关信号作为第二控制信号。
在本实施例中，当所述正极性修正调制信号大于等于所述三角载 波时，开关信号为正，当所述正极性修正调制信号小于所述三角载波 时，开关信号为负；当所述负极性修正调制信号大于等于所述三角载 波时，开关信号为正，当所述正极性修正调制信号小于所述三角载波 时，开关信号为负。
为了验证上述方法的可行性，本实施例以一个典型的中性点箝位 型逆变器，即三电平间接矩阵变换器(3LT2IMC)为例进行说明。图3 为三电平间接矩阵变换器的拓扑结构示意图，该三电平间接矩阵变换 器包括整流电路(CSR)、三次谐波注入电路(third-harmonic current injection circuit)和逆变电路(VSI)。3LT2IMC中逆变器的中间直流电压 上电压和下电压为时变且不相等。如图4，图4(a)示出了调制系数 为0.45，输出频率为40Hz，负载为串联RL支路(R＝25ohm,L＝3mH) 时，3LT2IMC中逆变器的中性点电位平衡效果；图4(b)示出了调制 系数为0.9，输出频率为40Hz，负载为串联RL支路(R＝25ohm,L＝3mH) 时，3LT2IMC中逆变器的中性点电位平衡效果；图4(c)示出了调制 系数为0.45，输出频率为60Hz，负载为串联RL支路(R＝25ohm,L＝3mH) 时，3LT2IMC中逆变器的中性点电位平衡效果；图4(d)示出了调制 系数为0.45，输出频率为60Hz，负载为并联RLC支路(R＝25ohm，L＝3Mh，C＝10uF)时，3LT2IMC中逆变器的中性点电位平衡效果。上 述各图中，upo为直流侧上直流电压，uon为直流侧下直流电压，uog为 中性点电压，urs为输出线电压。
在图4(a)-(d)各图示出了载波调制方法激活前和激活后，直 流侧上直流电压upo、直流侧下直流电压uon、中性点电压uog和输出线 电压urs的波形图。可知，载波调制方法被激活之前，3LT2IMC中逆变 器的中性点电压不为零且表现出低频振荡结果，上、下直流电压不平 衡，输出线电压畸变。激活载波调制方法后，3LT2IMC中逆变器的中 性点电压被控制为几乎为零，上，下直流电压变得平衡。
如图5所示，根据本发明的第二方面，提供一种三电平逆变器中 性点电位自平衡开关信号获取装置，包括：第一获取模块、分解模块 和开关信号获取模块；第一获取模块，用于基于对称三相输出参考电 压的瞬时值，获取最大原始调制信号、中值原始调制信号和最小原始 调制信号；分解模块，用于将所述最大修正调制信号、中值修正调制 信号和最小修正调制信号累加公共零序电压后分别分解为正极性修正 调制信号和负极性修正调制信号；开关信号获取模块，用于基于所述 正极性修正调制信号、负极性修正调制信号和三角载波，获取开关信 号。
本发明提出的三电平逆变器中性点电位自平衡开关信号获取装置， 通过第一获取模块，基于对称三相输出参考电压的瞬时值，获取最大 原始调制信号、中值原始调制信号和最小原始调制信号，通过分解模 块，将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信 号累加公共零序电压后分别分解为正极性修正调制信号和负极性修正调制信号，通过开关信号获取模块，基于所述正极性修正调制信号、 负极性修正调制信号和三角载波，获取开关信号。本发明的装置可应 用于中间直流电压时变和不相等的逆变器，通用性更好；基于输出参 考电压获取开关信号，考虑了中性点电位自平衡与负载的关系，从而 可以让逆变器在所有工况下实现中性点平衡，效率更高；无需更高性 能的硬件也无需增加额外的硬件，不会增加硬件成本。
作为一种可选实施例，所述第一获取模块具体用于获取所述对称 三相输出参考电压每个时刻的最大值、中间值和最小值，依次作为所 述最大原始调制信号、所述中值原始调制信号和所述最小原始调制信 号。
作为一种可选实施例，所述装置还包括第二获取模块，用于基于 中性点电位平衡，获取所述公共零序电压、所述正极性零序电压和所 述负极性零序电压。
作为一种可选实施例，所述第二获取模块具体用于在第一约束条 件、第二约束条件、第三约束条件和第四约束条件下，基于第一方程、 第二方程、第三方程和第四方程构成的方程组，获取所述公共零序电 压、所述正极性零序电压和所述负极性零序电压；
所述第一约束条件为：
所述第二约束条件为：
所述第三约束条件为：
所述第四约束条件为：
所述第一方程为：
所述第二方程为：imax+imid+imin＝0；
所述第三方程为：
所述第四方程为：u0＝u01+u02；
其中，和依次为最大修正调制信号和中值修正调制信号；和 依次为中值修正调制信号和最小修正调制信号的负极性调制信号；imax、imid和imin分别为最大、中值和最小三相输出电流；dmaxp、dmidp、dmidn和dminn为；和为最大原始调制信号、中值原始调制信号和 最小原始调制信号即三相最大、中值和最小输出电压；u0、u01和u02分 别为公共零序电压、正极性零序电压和负极性零序电压。
作为一种可选实施例，所述装置还包括归一化模块，用于将所述 正极性修正调制信号减去最小原始调制信号后除以直流侧电压，得到 归一化的正极性修正调制信号；将所述负极性修正调制信号减去最大 原始调制信号后除以直流侧电压，得到归一化的负极性修正调制信号。
作为一种可选实施例，所述开关信号获取模块包括第一控制信号 获取模块、第二控制信号获取模块和第三获取模块，所述第一控制信 号获取模块用于基于所述正极性修正调制信号与所述三角载波，获取 第一控制信号；所述第二控制信号获取模块用于基于所述负极性修正 调制信号与所述三角载波，获取第二控制信号；所述第三获取模块用 于基于所述第一控制信号和所述第二控制信号，获取所述开关信号。
作为一种可选实施例，所述第一控制信号获取模块具体用于将所 述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号的正极 性修正调制信号分别与所述三角载波进行大小比较，获取三个开关信 号作为所述第一控制信号；所述第二控制信号获取模块具体用于将所 述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号的负极 性修正调制信号分别与所述三角载波进行大小比较，获取三个开关信 号作为第二控制信号。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明 的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三电平逆变器中性点电位自平衡开关信号获取方法，其特征在于，包括：
步骤1，基于对称三相输出参考电压的瞬时值，获取最大原始调制信号、中值原始调制信号和最小原始调制信号；
步骤2，将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号累加公共零序电压后分别分解为正极性修正调制信号和负极性修正调制信号；
步骤3，基于所述正极性修正调制信号、负极性修正调制信号和三角载波，获取开关信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
获取所述对称三相输出参考电压每个时刻的最大值、中间值和最小值，依次作为所述最大原始调制信号、所述中值原始调制信号和所述最小原始调制信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述最大修正调制信号的正极性修正调制信号包括所述原始最大调制信号和所述公共零序电压；所述最大修正调制信号的负极性修正调制信号为零；
所述中值修正调制信号的正极性修正调制信号包括所述原始中值调制信号和正极性零序电压；所述中值修正调制信号的负极性修正调制信号包括所述原始中值调制信号和负极性零序电压；
所述最小修正调制信号的正极性修正调制信号为零；所述最小修正调制信号的负极性修正调制信号包括所述原始最小调制信号和所述公共零序电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤2之前还包括：
基于中性点电位平衡，获取所述公共零序电压、所述正极性零序电压和所述负极性零序电压。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于中性点电位平衡，获取所述公共零序电压、所述正极性零序电压和所述负极性零序电压具体包括：
在第一约束条件、第二约束条件、第三约束条件和第四约束条件下，基于第一方程、第二方程、第三方程和第四方程构成的方程组，获取所述公共零序电压、所述正极性零序电压和所述负极性零序电压；
所述第一约束条件为：
所述第二约束条件为：
所述第三约束条件为：
所述第四约束条件为：
所述第一方程为：
所述第二方程为：imax+imid+imin＝0，
所述第三方程为：
所述第四方程为：u0＝u01+u02；
其中，和依次为最大修正调制信号和中值修正调制信号；和依次为中值修正调制信号和最小修正调制信号的负极性调制信号；imax、imid和imin分别为最大、中值和最小三相输出电流；dmaxp、dmidp、dmidn和dminn为；和为最大原始调制信号、中值原始调制信号和最小原始调制信号即三相最大、中值和最小输出电压；u0、u01和u02分别为公共零序电压、正极性零序电压和负极性零序电压。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3之前还包括：
将所述正极性修正调制信号减去最小原始调制信号后除以直流侧电压，得到归一化的正极性修正调制信号；
将所述负极性修正调制信号减去最大原始调制信号后除以直流侧电压，得到归一化的负极性修正调制信号。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
基于所述正极性修正调制信号与所述三角载波，获取第一控制信号；
基于所述负极性修正调制信号与所述三角载波，获取第二控制信号；
基于所述第一控制信号和所述第二控制信号，获取所述开关信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述正极性修正调制信号与所述三角载波，获取第一控制信号具体包括：
将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号的正极性修正调制信号分别与所述三角载波进行大小比较，获取三个开关信号作为所述第一控制信号；
所述基于所述负极性修正调制信号与所述三角载波，获取第二控制信号具体包括：
将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号的负极性修正调制信号分别与所述三角载波进行大小比较，获取三个开关信号作为第二控制信号。
9.一种三电平逆变器中性点电位自平衡开关信号获取装置，其特征在于，包括：第一获取模块、分解模块和开关信号获取模块；
所述第一获取模块，用于基于对称三相输出参考电压的瞬时值，获取最大原始调制信号、中值原始调制信号和最小原始调制信号；
所述分解模块，用于将所述最大修正调制信号、中值修正调制信号和最小修正调制信号累加公共零序电压后分别分解为正极性修正调制信号和负极性修正调制信号；
所述开关信号获取模块，用于基于所述正极性修正调制信号、负极性修正调制信号和三角载波，获取开关信号。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111371337A (zh) * 2020-04-09 2020-07-03 中南大学 二极管箝位型三电平逆变器的中性点电位平衡控制方法
CN114070112A (zh) * 2021-11-16 2022-02-18 中南大学 一种三电平逆变器的中性点电位快速平衡控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103746584A (zh) * 2014-01-10 2014-04-23 南京理工大学 基于载波偏置的多电平逆变器中点电压平衡控制方法
CN104065291A (zh) * 2014-05-23 2014-09-24 南京理工大学 具有低频振荡抑制功能的中点电压平衡控制***及方法
CN105305863A (zh) * 2015-10-10 2016-02-03 天津大学 一种三电平npc逆变器中点电位平衡控制方法
CN106100402A (zh) * 2016-07-07 2016-11-09 西安理工大学 一种t型三电平逆变器及其中点平衡控制方法
CN106787889A (zh) * 2016-12-31 2017-05-31 浙江工业大学 基于双调制波载波调制的三电平逆变器中点电位反馈控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103746584A (zh) * 2014-01-10 2014-04-23 南京理工大学 基于载波偏置的多电平逆变器中点电压平衡控制方法
CN104065291A (zh) * 2014-05-23 2014-09-24 南京理工大学 具有低频振荡抑制功能的中点电压平衡控制***及方法
CN105305863A (zh) * 2015-10-10 2016-02-03 天津大学 一种三电平npc逆变器中点电位平衡控制方法
CN106100402A (zh) * 2016-07-07 2016-11-09 西安理工大学 一种t型三电平逆变器及其中点平衡控制方法
CN106787889A (zh) * 2016-12-31 2017-05-31 浙江工业大学 基于双调制波载波调制的三电平逆变器中点电位反馈控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111371337A (zh) * 2020-04-09 2020-07-03 中南大学 二极管箝位型三电平逆变器的中性点电位平衡控制方法
CN111371337B (zh) * 2020-04-09 2021-01-15 中南大学 二极管箝位型三电平逆变器的中性点电位平衡控制方法
CN114070112A (zh) * 2021-11-16 2022-02-18 中南大学 一种三电平逆变器的中性点电位快速平衡控制方法
CN114070112B (zh) * 2021-11-16 2023-09-05 中南大学 一种三电平逆变器的中性点电位快速平衡控制方法

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