CN112104247A - 风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电机的功率变换器控制领域，尤其涉及风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法。该方法包括采用同相载波层叠法调制，得到三相输出脉冲的时间和在一个载波周期内三相电压的零电平作用时间，再建立三相调制电压和三相输出电流的数学模型；再建立中点电位控制模型，分析从电容中点抽取的平均电流、注入零序电压后的平均电流和零序电压之间的关系；最后根据中点电位控制模型，预测注入相应的零序电压来控制电容电压偏差值，实现中点电位的平衡。本发明过渡性较好，更具灵活性，治理中点电位的动态能力更强，在新能源三电平变流器中点电位平衡控制领域具有重要的应用价值。

Description

风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法

技术领域：

本发明涉及风力发电机的功率变换器控制领域，尤其涉及风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法。

背景技术：

由于海上风电机组的功率规模一般都在多MW级，因此对全功率变流器技术提出了新的要求。其中中压风电变流技术能够有效减小电流应力，提高***效率和可靠性，且三电平中点箝位(neutral-point-clamped，NPC)逆变器在目前已广泛应用于中高压大功率电机调速场合。与二电平拓扑相比，三电平NPC逆变器通过控制三相桥臂开关器件的通断，可以输出三种不同的电平状态，且每个开关器件承受的电压应力较小，可以使输出电压翻倍。另外，三电平NPC逆变器结构简单，采用背靠背结构，易于实现能量的双向流动。

对于NPC三电平变流器，中点电位平衡问题一直是三电平变流器研究的热点和难点。针对中点电压平衡控制主要集中在两个方面：一是改进部分程序，改变中点电压和电流特性；二是改进软件方法，控制中点电压。其中，常用的软件方案有滞环控制和零序分量注入法。

发明内容：

发明目的：

本发明旨在提供风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法，对NPC三电平变换器的中点电压控制进行了详细的研究，提出了一种全新的中点电压控制方法。该方法采用近似线性化方法导出中点零序功率与交流侧零序调制波之间的控制结构，设计了一种比例系数调节器来自动调节中点电压的平衡。本发明过渡性较好，更具灵活性，治理中点电位的动态能力更强，在新能源三电平变流器中点电位平衡控制领域具有重要的应用价值。

技术方案：

风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)采用同相载波层叠法调制，得到三相输出脉冲的时间和在一个载波周期内三相电压的零电平作用时间，再建立三相调制电压和三相输出电流的数学模型；

(2)建立中点电位控制模型，分析从电容中点抽取的平均电流、注入零序电压后的平均电流和零序电压之间的关系；

(3)根据中点电位控制模型，预测注入相应的零序电压来控制电容电压偏差值，实现中点电位的平衡。

进一步的，采用同相载波层叠法调制，得到三相输出脉冲的时间具体包括：

三电平逆变器各相有4个功率管，分别为第一功率管S₁、第二功率管S₂、第三功率管S₃、第四功率管S₄，当输出与正母线连接时，输出p电平；当输出与中点连接时，输出0电平；当输出与负母线连接时，输出n电平；

三电平网侧变流器dq坐标系下数学模型为：

其中p＝d/dt，Vd、Vq为dq坐标系下有功输入电压和无功输入电压，即输入电压被分解为有功和无功分量：

将同步旋转坐标系的d轴定向于电网电压矢量u_s的方向上，则d轴表示有功分量参考轴，而q轴表示无功分量参考轴；

式中：

式中：u′_d,u′_q为输出控制量与各自的电流分量具有一阶微分关系，用电流闭环PI调节器计算得到；Δu_d,Δu_q为消除定子电压、电流交叉耦合的补偿项；电网电压u_sd,u_sq作为前馈补偿；L、R分别代表输入电感和线路交流等效电阻；ω为逆变器输出角频率；i_d、i_q分别对应网侧电流的有功分量和无功分量；

采用同相载波层叠法，在一个载波周期内采用对称规则采样时，U_DC为母线电压；T_s为载波周期；u_a、u_b、u_c为三相调制电压；在一个载波周期内，三相输出p、0和n电平时，脉冲时间分别为T_xp、T_x0、T_xn(x＝a,b,c)；令三相调制波在三角载波负峰值处的值分别为u_sa、u_sb、u_sc，由几何关系求得三相输出脉冲的时间；

其中，上下同相三角载波u₁、u₂，用正弦波与三角载波进行比较，在正弦波大于载波部分产生输出电压的PWM序列，小于部分产生输出电压的零脉冲。

进一步的，假设三相电流的大小和方向在一个载波周期内近似不变，并且从逆变器流出的电流被指定为正；三相调制电压和三相输出电流表达式分别为：

参考矢量电压的三相瞬时值u_a,u_b,u_c为：

三相电流i_a,i_b,i_c的瞬时值表达式为：

式中：u_m为电压幅值；i_m为电流幅值；i_a、i_b、i_c为逆变器输出三相电流；ω为逆变器输出角频率；

为功率因数角；

逆变器在一个载波周期内的三相电压零电平动作时间统一表示为：

式中：T_x0表示0电平时的脉冲时间，T_s为载波周期；U_DC为母线电压；其中x＝a，b，c，u_x表示为电压的三相瞬时值通式；

为了实现调制算法，逆变器在一个载波周期内向电容中点抽取的平均电流为：

式中：Q表示一个载波周期内从电容中点抽取的三相电流；T_a0、T_b0、T_c0为一个载波周期内逆变器a、b、c三相电压的0电平作用时间；

向三相电压注入零序电压u_com，为了使得注入零序电压后不改变三相电压的正负极性，对注入的零序电压做限幅处理；注入零序电压u_com后，一个载波周期内向电容中点抽取的平均电流i₀为：

Q_o表示注入零序电压后一个载波周期内从电容中点抽取的三相电流；T′_a0、T′_b0、T′_c0为注入零序电压后的一个载波周期内逆变器a、b、c三相电压的0电平作用时间。

进一步的，在三相三线制***中三相负载电流对称下，u_a+u_b+u_c＝0，i_a+i_b+i_c＝0；设计多分支开关模型，即分六种情况对公式(8)和公式(9)进行三相电压与平均电流i₀之间的关系分析：

设u_y(y＝a,b,c)为与其他两相电压异号的相电压，i_y为对应的相电流，则上述公式中的i₀统一的表达式：

式中sgn(*)为符号函数，当u_y≥0时，sgn(u_y)＝1；当u_y≤0时，sgn(u_y)＝-1；

通过逆变器三相电压和电流的相角关系，求出6个区域对应i_y的平均电流；求得一个逆变周期的平均值为：

中点电位的等效模型为上下电容的并联，上下电容的电容值和电压值分别为C₁、C₂和u_C1、u_C2，下电容与上电容电压偏差为Δu_c＝u_c2-u_c1，为了抵消上下电容偏差值，一个载波周期内需要向中点抽取的平均电流为：

i₀＝(C₁+C₂)Δu_C/T_s (13)

进一步的，用于平衡中点电位的零序电压u_com通过中点电位调节器得到，零序电压u_com通过电流幅值i_m、功率因数

上下电容值u_C1、u_C2最终影响上下电容电压偏差值Δu_c；电流幅值、功率因数、上下电容值是影响中点电位平衡的因素；

中点电位调节器将上述因素引入到零序电压计算中，***上下电容电压偏差的变化，使电压偏差迅速减小。

进一步的，设注入零序电压u_com后，y相的0电平作用时间变化量为ΔT_y0，则从中点电位抽取的平均电流增量为

根据Q′＝i_yΔT_y0，求得ΔT_y0，其中Q′表示一个载波周期内的三相电流增量；

根据公式(7)计算出y相注入零序电压u_com前后0电平作用时间T_y0和T′_y0；根据T′_y0＝T_y0+ΔT_y0，得到用于平衡中点电位而注入零序电压u_com的表达式：

根据公式(16)，根据上下电容容值、电容电压偏差值、直流母线电压值和负载电流值实时计算出需要注入的零序电压u_com，达到平衡中点电位的目的。

优点及效果：

本发明具有以下优点和有益效果：

本发明在不改变现有硬件的情况下，消除了NPC三电平中点电位的直流偏移和低频波动，最终实现中点平衡，提高输出电流质量。本发明的调节器NPVR是比例调节器，能更快地减小上下电容电压偏差，输出的零序电压u_com也不连续，但其每次变化的跨度是变化的，过渡性好，更具灵活性，治理中点电位的动态能力更强。

附图说明:

图1是风力发电机组中压三电平全功率变流器在一个载波周期内调制波形；

图2是风力发电机组中压三电平全功率变流器载波同相层叠PWM脉冲序列；

图3是风力发电机组中压三电平全功率变流器三相电压与三相电流之间的相角关系；

图4是风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电压传递函数框图；

图5是风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电压***控制框图；

图6是风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制流程框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

本发明的具体解决方案是，先通过载波层叠法分析出三相输出脉冲时间，是为了确定后面0电平的作用时间；然后建立这个中点电位的控制模型，通过六种条件下推出一个统一的表达式，分析i、i₀和u_com之间的关系；最后针对可以产生零序电压u_com的中点电位调节器进行改进算法的研究，目的是为了可以更好的去预测注入相应的u_com来控制Δu_c，达到更好的中点电位平衡效果。本发明选择的传递函数使***的稳定性控制更容易，可实现各种恶劣工况下的中点电压平衡控制。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)根据三相调制电压和三相输出电流的数学模型，采用同相载波层叠法调制，在一个载波周期内采用对称规则采样时，三相输出的载波调制如图1所示，由几何关系可求得三相输出脉冲的时间；规定三相调制电压和三相输出电流，得到在一个载波周期内三相电压的0电平作用时间T_x0。

(2)根据中点电位控制模型，在三相三线制***中三相负载电流对称条件下，分六种情况对扰动量i、注入零序电压后的平均电流i₀和零序电压u_com之间的关系进行分析，得到统一的表达式，并设计出相应的中点电位控制结构图，来实现对中点电位的控制。

(3)根据负载电流值、母线电压值及电容值设计中点电位调节器(NPVR)来计算所需注入的零序电压u_com。通过六种情况下对中点电位零序电压注入影响分析可知，逆变器用于治理中点电位的电流可等效为只与电流i_y有关，可根据y相电流方向，决定注入零序电压的正负，控制中点电位的平衡。

在本发明的步骤(2)中，为了便于环路设计，使用平均电流

代替瞬时电流i_y，图4中

与反馈值Δu_C的差值输入NPVR内，输出量为u_com经过多分支开关模型加上扰动量i，得到i₀，再经过电容的积分环节最终得到下电容与上电容的实际偏差值Δu_C，逆变器通过向三相电压中注入共模分量来改变从电容中点抽取的平均电流，进而改变Δu_C，达到控制中点电位的目的。

在步骤(3)中，改进了零序电压注入算法。设计出来的调节器NPVR实际上也是比例调节器，比例系数的符号与电压u_y符号相反，模值是变化的。能更快地减小上下电容电压偏差，输出的零序电压u_com也不连续，但其每次变化的跨度是变化的，过渡性较好，更具灵活性，治理中点电位的动态能力更强。

采用同相载波层叠法调制，得到三相输出脉冲的时间具体包括：

三电平逆变器各相有4个功率管，分别为第一功率管S₁、第二功率管S₂、第三功率管S₃、第四功率管S₄，当输出与正母线连接时，输出p电平；当输出与中点连接时，输出0电平；当输出与负母线连接时，输出n电平；

三相调制电压和三相输出电流的数学模型主要是因为图5中对零序注入模块的分解量比较多，需要对其变流器数学模型中各个量进行阐述；三相调制电压和三相输出电流的数学模型具体步骤包括：

其中p＝d/dt，Vd、Vq为dq坐标系下有功输入电压和无功输入电压，即输入电压被分解为有功和无功分量：

将同步旋转坐标系的d轴定向于电网电压矢量u_s的方向上，则d轴表示有功分量参考轴，而q轴表示无功分量参考轴；

式中：

式中：u′_d,u′_q为输出控制量与各自的电流分量具有一阶微分关系，用电流闭环PI调节器计算得到；Δu_d,Δu_q为消除定子电压、电流交叉耦合的补偿项；电网电压u_sd,u_sq作为前馈补偿；L、R分别代表输入电感和线路交流等效电阻；ω为逆变器输出角频率；i_d、i_q分别对应网侧电流的有功分量和无功分量；

采用同相载波层叠法，在此阐述三电平逆变器同相载波层叠调制原理，在一个载波周期内采用对称规则采样时，三相输出的载波调制如图1所示。图1中：U_DC为母线电压；T_s为载波周期；u_a、u_b、u_c为三相调制电压。

本发明是基于载波周期对称情况下的脉冲时间，在一个载波周期内，三相输出p、0和n电平时，脉冲时间分别为T_xp、T_x0、T_xn(x＝a,b,c)。令三相调制波在三角载波负峰值处的值分别为u_sa、u_sb、u_sc，则由几何关系可求得三相输出脉冲的时间；

其中，从图1可知有上下同相三角载波u₁、u₂，用正弦波与三角载波进行比较，在正弦波大于载波部分产生输出电压的PWM序列，小于部分产生输出电压的零脉冲。一个正弦周期A相产生的PWM脉冲序列如图2所示。

当一个相位输出一个零电平时，该相位从电容器的中点抽取电流或将电流注入电容器的中点，这会导致中点电位不平衡。当中点电位不平衡时，必须加以处理。处理方法也是将电容器中点中点抽取电流或者向中点灌入电流。在本发明中，假设三相电流的大小和方向在一个载波周期内近似不变，并且从逆变器流出的电流被指定为正；三相调制电压和三相输出电流表达式分别为：

设参考电压矢量V_ref＝Ve^jθ，则参考矢量电压的三相瞬时值u_a,u_b,u_c为：

设负载功率因素角为

则电流矢量为

三相电流i_a,i_b,i_c的瞬时值表达式为：

式中：u_m为电压幅值；i_m为电流幅值；i_a、i_b、i_c为逆变器输出三相电流；ω为逆变器输出角频率；

为功率因数角。

假设三相电流的大小和方向在一个载波周期内近似不变，则从逆变器流出的电流被指定为正，并得到三相调制电压和三相输出电流的表达式；为了实现调制算法，逆变器在一个载波周期内的三相电压零电平动作时间可以统一表示为：

式中：T_x0表示0电平时的脉冲时间，T_s为载波周期；U_DC为母线电压；其中x＝a，b，c，u_x表示为电压的三相瞬时值通式；

逆变器在一个载波周期内向电容中点抽取的平均电流i为：

式中：Q表示一个载波周期内从电容中点抽取的三相电流；T_a0、T_b0、T_c0为一个载波周期内逆变器a、b、c三相电压的0电平作用时间。

其中，上式为在未进行零序电压注入前对平均电流i的定义，i为从电容中点抽取的平均电流；向三相电压注入零序电压u_com，为了使得注入零序电压后不改变三相电压的正负极性，对注入的零序电压做限幅处理；注入零序电压u_com后，一个载波周期内向电容中点抽取的平均电流i₀为：

上式中i₀是在注入了零序电压后，再从电容中点抽取的平均电流。Q_o表示注入零序电压后一个载波周期内从电容中点抽取的三相电流；T′_a0、T′_b0、T′_c0为注入零序电压后的一个载波周期内逆变器a、b、c三相电压的0电平作用时间。

构建多分支开关模型，在三相三线制***中三相负载电流对称下，u_a+u_b+u_c＝0，i_a+i_b+i_c＝0；分六种情况对公式(8)和公式(9)进行分析：

1)当u_a>0,u_b<0,u_c<0,-u_a<u_com<min{|u_b|,|u_c|}时，式(8)和(9)可分别简化为

式中i′为注入零序电压后的逆变器从中点抽取的平均电流增量，i是不可控的，可通过控制注入的u_com达到控制i′的目的。

2)当u_a>0,u_b>0,u_c<0,max{-u_a,-u_b}<u_com<-u_c时，式(8)和(9)可分别简化为

另外的4种情况推导类似，将所有情况汇总，如公式(10)所示。

通过对上式六种结果的分析，u_y(y＝a,b,c)为与其他两相电压异号的相电压，i_y为对应的相电流，则上述公式(10)中的i₀可写成统一的表达式：

式中sgn(*)为符号函数，当u_y≥0时，sgn(u_y)＝1；当u_y≤0时，sgn(u_y)＝-1；

通过逆变器三相电压和电流的相角关系如图3所示，如图3为正弦变化，对其求积分，求出平均电流；可以求出图3中的6个区域对应i_y的平均电流；

1)当u_a＞0，u_b＜0，u_c＜0，(-π/6＜t＜π/6)时，计算出i_a的平均值

2)当u_a＞0，u_b＞0，u_c＜0，(π/6＜t＜π/2)时，计算出i_c的平均值

其它4种情况类似，不再给出详细的计算过程，则求得一个逆变周期的平均值

为：

为了便于环路设计，使用平均电流

代替瞬时电流i_y，即将公式(12)代入公式(11)中，可得

中点电位的等效模型为上下电容的并联，上下电容的电容值和电压值分别为C₁、C₂和u_C1、u_C2，下电容与上电容电压偏差为Δu_c＝u_c2-u_c1，为了抵消上下电容偏差值，一个载波周期内需要向中点抽取的平均电流i₀为：

i₀＝(C₁+C₂)Δu_C/T_s (13)

综合以上分析，设计如图4所示的中点电位控制结构图，图4中

与反馈值Δu_C的差值输入中点电位调节器(NPVR)内，输出量为u_com经过多分支开关模型加上扰动量i，得到i₀，再经过电容的积分环节最终得到下电容与上电容的实际偏差值，逆变器通过向三相电压中注入共模分量来改变从电容中点抽取的平均电流，进而改变Δu_C，达到控制中点电位的目的。

用于平衡中点电位的零序电压u_com需通过NPVR得到，零序电压u_com通过电流幅值i_m、功率因数

上下电容值u_C1、u_C2最终影响上下电容电压偏差值Δu_c；电流幅值、功率因数、上下电容值是影响中点电位平衡的因素；NPVR将这些因素引入到零序电压计算中，***上下电容电压偏差的变化，使电压偏差迅速减小。

本发明对现有的中点电位调节器的改进设计采用了比例调节器来对中点电位进行计算，效果更好。在本发明中根据负载电流值、母线电压值及电容值设计中点电位调节器来计算零序电压，由公式(10)可知，注入零序电压后，在6个区域内的某个区域时，逆变器用于治理中点电位的电流可等效为只与电流i_y有关，则可根据y相电流方向，决定注入零序电压的正负，控制中点电位的平衡。设注入u_com后，y相的0电平作用时间变化量为ΔT_y0，则从中点电位抽取的平均电流增量为

根据Q′＝i_yΔT_y0，Q′表示一个载波周期内的三相电流增量；可以求得ΔT_y0

可根据式(7)计算出y相注入u_com前后0电平作用时间T_y0和T′_y0。根据T′_y0＝T_y0+ΔT_y0，得到用于平衡中点电位而注入u_com的表达式：

由式(16)可知，该方法是根据上下电容容值、电容电压偏差值、直流母线电压值和负载电流值实时计算出需要注入的u_com，达到平衡中点电位的目的。这样设计出来的调节器NPVR实际上也是比例调节器，比例系数的符号与电压u_y符号相反，模值是变化的。在上下电容电压偏差相同而上下电容值、母线电压值和电流值i_y不相同的情况下，为了平衡中点电位，所需注入的零序分量也是不一样的。上下电容值越大，则所需注入的零序分量越大；母线电压越高，则所需注入的零序分量也越大；而相电流i_y越大，所需注入的零序分量反而越小。变比例系数的调节器引入了众多影响中点电位平衡因子的信息，能更快地减小上下电容电压偏差，输出的零序电压u_com也不连续，但其每次变化的跨度是变化的，过渡性较好，更具灵活性，治理中点电位的动态能力更强。

Claims (6)

1.风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)采用同相载波层叠法调制，得到三相输出脉冲的时间和在一个载波周期内三相电压的零电平作用时间，再建立三相调制电压和三相输出电流的数学模型；

(2)建立中点电位控制模型，分析从电容中点抽取的平均电流、注入零序电压后的平均电流和零序电压之间的关系；

(3)根据中点电位控制模型，预测注入相应的零序电压来控制电容电压偏差值，实现中点电位的平衡。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法，其特征在于：采用同相载波层叠法调制，得到三相输出脉冲的时间具体包括：

三电平逆变器各相有4个功率管，分别为第一功率管S₁、第二功率管S₂、第三功率管S₃、第四功率管S₄，当输出与正母线连接时，输出p电平；当输出与中点连接时，输出0电平；当输出与负母线连接时，输出n电平；

三电平网侧变流器dq坐标系下数学模型为：

其中p＝d/dt，Vd、Vq为dq坐标系下有功输入电压和无功输入电压，即输入电压被分解为有功和无功分量：

将同步旋转坐标系的d轴定向于电网电压矢量u_s的方向上，则d轴表示有功分量参考轴，而q轴表示无功分量参考轴；

式中：

式中：u′_d,u′_q为输出控制量与各自的电流分量具有一阶微分关系，用电流闭环PI调节器计算得到；Δu_d,Δu_q为消除定子电压、电流交叉耦合的补偿项；电网电压u_sd,u_sq作为前馈补偿；L、R分别代表输入电感和线路交流等效电阻；ω为逆变器输出角频率；i_d、i_q分别对应网侧电流的有功分量和无功分量；

采用同相载波层叠法，在一个载波周期内采用对称规则采样时，U_DC为母线电压；T_s为载波周期；u_a、u_b、u_c为三相调制电压；在一个载波周期内，三相输出p、0和n电平时，脉冲时间分别为T_xp、T_x0、T_xn(x＝a,b,c)；令三相调制波在三角载波负峰值处的值分别为u_sa、u_sb、u_sc，由几何关系求得三相输出脉冲的时间；

其中，上下同相三角载波u₁、u₂，用正弦波与三角载波进行比较，在正弦波大于载波部分产生输出电压的PWM序列，小于部分产生输出电压的零脉冲。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法，其特征在于：假设三相电流的大小和方向在一个载波周期内近似不变，并且从逆变器流出的电流被指定为正；三相调制电压和三相输出电流表达式分别为：

参考矢量电压的三相瞬时值u_a,u_b,u_c为：

三相电流i_a,i_b,i_c的瞬时值表达式为：

式中：u_m为电压幅值；i_m为电流幅值；i_a、i_b、i_c为逆变器输出三相电流；ω为逆变器输出角频率；

为功率因数角；

逆变器在一个载波周期内的三相电压零电平动作时间统一表示为：

式中：T_x0表示0电平时的脉冲时间，T_s为载波周期；U_DC为母线电压；其中x＝a，b，c，u_x表示为电压的三相瞬时值通式；

为了实现调制算法，逆变器在一个载波周期内向电容中点抽取的平均电流为：

式中：Q表示一个载波周期内从电容中点抽取的三相电流；T_a0、T_b0、T_c0为一个载波周期内逆变器a、b、c三相电压的0电平作用时间；

向三相电压注入零序电压u_com，为了使得注入零序电压后不改变三相电压的正负极性，对注入的零序电压做限幅处理；注入零序电压u_com后，一个载波周期内向电容中点抽取的平均电流i₀为：

Q_o表示注入零序电压后一个载波周期内从电容中点抽取的三相电流；T′_a0、T′_b0、T′_c0为注入零序电压后的一个载波周期内逆变器a、b、c三相电压的0电平作用时间。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法，其特征在于：在三相三线制***中三相负载电流对称下，u_a+u_b+u_c＝0，i_a+i_b+i_c＝0；设计多分支开关模型，即分六种情况对公式(8)和公式(9)进行对三相电压与平均电流i₀之间的关系进行分析：

设u_y(y＝a,b,c)为与其他两相电压异号的相电压，i_y为对应的相电流，则上述公式中的i₀统一的表达式：

式中sgn(*)为符号函数，当u_y≥0时，sgn(u_y)＝1；当u_y≤0时，sgn(u_y)＝-1；

通过逆变器三相电压和电流的相角关系，求出6个区域对应i_y的平均电流；求得一个逆变周期的平均值为：

中点电位的等效模型为上下电容的并联，上下电容的电容值和电压值分别为C₁、C₂和u_C1、u_C2，下电容与上电容电压偏差为Δu_c＝u_c2-u_c1，为了抵消上下电容偏差值，一个载波周期内需要向中点抽取的平均电流为：

i₀＝(C₁+C₂)Δu_C/T_s (13)

5.根据权利要求1所述的风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法，其特征在于：用于平衡中点电位的零序电压u_com通过中点电位调节器得到，零序电压u_com通过电流幅值i_m、功率因数

上下电容值u_C1、u_C2最终影响上下电容电压偏差值Δu_c；电流幅值、功率因数、上下电容值是影响中点电位平衡的因素；

中点电位调节器将上述因素引入到零序电压计算中，***上下电容电压偏差的变化，使电压偏差迅速减小。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组中压三电平全功率变流器中点电位控制方法，其特征在于：设注入零序电压u_com后，y相的0电平作用时间变化量为△T_y0，则从中点电位抽取的平均电流增量为

根据Q′＝i_yΔT_y0，求得ΔT_y0，其中Q′表示一个载波周期内的三相电流增量；

根据公式(7)计算出y相注入零序电压u_com前后0电平作用时间T_y0和T′_y0；

根据T′_y0＝T_y0+△T_y0，得到用于平衡中点电位而注入零序电压u_com的表达式：

根据公式(16)，根据上下电容容值、电容电压偏差值、直流母线电压值和负载电流值实时计算出需要注入的零序电压u_com，达到平衡中点电位的目的。

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