三电平PWM整流器快速调制及中点电位平衡控制方法

技术特征：
1.一种三电平pwm整流器快速调制及中点电位平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据三电平pwm整流器的数学模型，基于此数学模型和九个开关管占空比的约束条件，建立三电平pwm整流器的调制模型，得到的调制模型为五个方程组成的方程组；2)利用线性方程组的基础解系和特解，分解出调制过程的自由分量，适当选择不同的自由分量，得到不同的调制策略；3)提出三个零电位开关占空比的交流成分应与三相电流同相位的控制策略；将具有四个自由度的不等式求解降为一个，最终确定了一个自由度的取值范围。2.根据权利要求1所述的三电平pwm整流器快速调制及中点电位平衡控制方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：通过三电平的三个开关的占空比与控制电压的关系，得到占空比与控制电压的约束关系；在每相桥臂上的开关在某一时刻只能处于一个位置，得到占空比的约束条件，同时占空比满足在0～1的变化的条件；根据控制电压约束条件和同一桥臂的三个开关的约束条件，得到调制模型为五个方程组成的方程组(1)：其中，s
α
为α坐标系下的调制系数，s
β
为β坐标系下的调制系数，s
ap
、s
bp
、s
cp
、s
an
、s
bn
、s
cn
、s
a0
、s
b0
、s
c0
为a桥臂正电平开关的占空比，b桥臂正电平开关的占空比，c桥臂正电平开关的占空比，a桥臂负电平开关的占空比，b桥臂负电平开关的占空比，c桥臂负电平开关的占空比，a桥臂零电平开关的占空比，b桥臂零电平开关的占空比，c桥臂零电平开关的占空比。3.根据权利要求2所述的三电平pwm整流器快速调制及中点电位平衡控制方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：方程组解的由通解和特解组成，解的一般结构如式(2)，其中c1、c2、c3、c4为自由变量；式中等式右边前四项为通解，右边第五项为特解；
令得到九个开关的占空比方程(3)，同时自由变量应满足(4)：得到九个开关的占空比方程(3)，同时自由变量应满足(4)：其中，s
x
、s
y
为根据s
α
、s
β
定义的中间变量。4.根据权利要求1所述的三电平pwm整流器快速调制及中点电位平衡控制方法，其特征在于，步骤3)中所述提出三个零电位开关占空比的交流成分应与三相电流同相位的控制策略具体包括：s
a0
、s
b0
、s
c0
用于中性点电压控制，直流侧上下电容的差值δu
c
应满足(5)，将s
a0
、s
b0
、s
c0
变为交流量即式(6)，利用式(7)进行pi调节后，即得到中性点电压的控制值式(8)；(8)；
至此得到了s'
a0
、s
′
b0
、s
′
c0
，实际应用时需要转换成s
a0
、s
b0
、s
c0
；其中，s'
a0
、s
′
b0
、s
′
c0
为零电平开关占空比的中间变量，满足s
a0
、s
b0
、s
c0
为零电平开关占空比，i
a
、i
b
、i
c
为三相电感电流，δu
c
为直流侧上下电容上的电压差值，i
δc
为中性点电压控制的电流量，k
pc
为中性点电压控制的比例调节系数，k
ic
为中性点电压控制的积分调节系数，i
m
为三相电感电流的幅值。5.根据权利要求4所述的三电平pwm整流器快速调制及中点电位平衡控制方法，其特征在于，步骤3)中所述将具有四个自由度的不等式求解降为一个，最终确定了一个自由度的取值范围具体包括：在求得s
a0
、s
b0
、s
c0
后，对求c1的范围公式进行修改，c1应满足的约束条件为(9)：根据式(9)定义式(10)表示的变量s
l
、s
h
，得到c1的范围，即式(11)s
l
≤c1≤s
h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)其中s
l
为，s
h
为自由变量c1的下限和上限值。

技术总结
本发明公开了三电平PWM整流器快速调制及中点电位平衡控制方法，包括：1）根据三电平PWM整流器的数学模型，基于此数学模型和九个开关管占空比的约束条件，建立三电平PWM整流器的调制模型；2）利用线性方程组的基础解系和特解，分解出调制过程的自由分量，适当选择不同的自由分量，得到不同的调制策略；3）提出三个零电位开关占空比的交流成分应与三相电流同相位的控制策略；将具有四个自由度的不等式求解降为一个，最终确定了一个自由度的取值范围。本发明根据不等式约束，求解出调制结果，计算工作量小，速度快；提出的中性点平衡控制策略，减少了三个零位置开关的占空比波动范围，从而为三电平PWM整流器电压或电流的控制提供了更大的空间。了更大的空间。了更大的空间。


技术研发人员：史旺旺 郑家国 周延伟
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：2022.10.12
技术公布日：2022/12/30