CN104158422A - 一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，将复平面分为六个扇区，在每个扇区内，利用距离空间矢量最近的三个基本矢量等效合成空间矢量，根据伏秒平衡原理计算出基本矢量的作用时间；对第一小矢量和第二小矢量对应的开关状态分配作用时间因子k，利用k实现中点钳位型三电平逆变器中点电压平衡；然后判断k的取值是否满足0≤k≤1，如果k不满足0≤k≤1，将中矢量的作用时间乘以一个比例因子d_m，重新计算k，如果k仍然超出范围，将中矢量的作用时间再次乘以一个d_m直到k的取值满足0≤k≤1；最后确定每个扇区内各个开关状态的作用时间。本发明能够在保持空间矢量图不变的情况下实现中点钳位型三电平逆变器中点电压平衡的方法。

Description

一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法

技术领域

本发明涉及驱动电机的功率变换器领域，特别涉及中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法。

背景技术

在中高功率场合，多电平逆变器由于开关器件承受的电压低、等效开关频率高、输出谐波含量少等优点得到了越来越广泛的应用。中点钳位型三电平逆变器是多电平逆变器的一种，它只需要一个直流电压源，对硬件的要求低。

中点钳位型三电平逆变器存在一个固有的缺点，即中点电压不平衡问题。目前常用的控制中点电压平衡的方法是在NTV(Nearest Three Vectors)调制中利用利用小矢量对应的冗余开关状态的时间分配来控制中点电压平衡，以及利用NTV²(Nearest Three Virtual Vectors)控制中点电压平衡。前者由于冗余开关状态的调节能力有限，在高调制度和低功率因数条件下，中点电压不能得到有效控制；后者虽然在任意调制度和任意功率因数条件下可以控制中点电压平衡，但是对空间矢量图进行了重新划分，使得判断条件变得复杂，同时也增加了开关频率。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提出了一种能够在保持空间矢量图不变的情况下实现中点钳位型三电平逆变器中点电压平衡的方法，本发明通过将中矢量VM的作用时间乘以一个大于0小于1的比例因子，同时将中矢量作用时间的剩余部分平均分配给第一大矢量VL1和第二大矢量VL2，使得中点钳位型三电平逆变器中点电压达到平衡状态，即中点电压无波动状态。

本发明通过下述方法实现上述目的。

一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其包括如下步骤：第一步，将复平面上逆时针顺序0°-60扇区定义为第一扇区，60°-120°扇区定义为第二扇区，120°-180°扇区定义为第三扇区，180°-240°扇区定义为第四扇区，240°-300°扇区定义为第五扇区，300°-360°扇区定义为第六扇区；第二步，在第一扇区内，利用距离空间矢量最近的三个基本矢量等效合成空间矢量，根据伏秒平衡原理计算出基本矢量的作用时间占空比；第三步，在第一扇区内，对第一小矢量和第二小矢量对应的开关状态分配作用时间因子k，利用作用时间因子k实现中点钳位型三电平逆变器中点电压无波动；第四步，判断第三步计算出来的k的取值是否满足0≤k≤1，如果不满足，将中矢量的作用时间占空比乘以一个比例因子d_m，d_m为大于0小于1的常数，重新计算k，如果k仍然不满足0≤k≤1，将中矢量的作用时间占空比再次乘以一个比例因子d_m直到k的取值满足0≤k≤1，实现中点钳位型三电平逆变器中点电压无波动，最终的比例因子为n为自然数；第五步，确定第一扇区内各个开关状态的作用时间；第六步，采用第二步至第五步的方法对其他5个扇区进行同样的操作，确定其他五个扇区各个开关状态的作用时间。

进一步的，所述空间矢量是指给定a、b、c三相电压u_a＝U_msinωt，u_b＝U_msin(ωt-120°)，u_c＝U_msin(ωt+120°)，U_m表示幅值，ω表示角速度，由a、b、c三相电压在复平面确定三个电压矢量 ${\stackrel{\→}{u}}_a=u_a{e}^{j0},$ 由三个电压矢量确定空间矢量 $\stackrel{\→}{V}=\frac{2}{3}({\stackrel{\→}{u}}_a+{\stackrel{\→}{u}}_b+{\stackrel{\→}{u}}_c).$

进一步的，所述基本矢量是指：中点钳位型三电平逆变器直流侧电压为E，每一相的输出电压为E/2、0或者-E/2，中点钳位型三电平逆变器三相的输出电压V_a、V_b、V_c在复平面上确定三个电压矢量 由上述三个电压矢量确定矢量 $\stackrel{\→}{V_{\mathrm{basic}}}=\frac{2}{3}({\stackrel{\→}{V}}_a+{\stackrel{\→}{V}}_b+{\stackrel{\→}{V}}_c),$ 共确定19个不同的基本矢量0、 Ee^j0°、Ee^j60°、Ee^j120°、Ee^j180°、Ee^j240°、Ee^j300°，定义第一扇区的零矢量为0、第一小矢量为第二小矢量为中矢量为第一大矢量为Ee^j0°、第一大矢量为Ee^j60°，将第一扇区的零矢量、第一小矢量、第二小矢量、中矢量、第一大矢量、第二大矢量分别同时乘以e^j60°、e^j120°、e^j180°、e^j240°、e^j300°即得到第二扇区、第三扇区、第四扇区、第五扇区、第六扇区的零矢量、第一小矢量、第二小矢量、中矢量、第一大矢量、第二大矢量。

一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其特征在于，所述根据伏秒平衡原理计算出基本矢量的作用时间占空比是指若距离空间矢量最近的三个基本矢量为三个基本矢量作用的时间占空比分别为t₁、t₂、t₃，占空比即作用时间与采样周期的比值，则根据以及t₁+t₂+t₃＝1计算t₁、t₂、t₃的取值。

进一步的，所述开关状态指的是中点钳位型三电平逆变器在某一时刻三相电压的输出状态，中点钳位型三电平逆变器直流侧电压为E，每一相的输出电压为E/2、0或者-E/2，为了表示方便，用数字2代表电压E/2，用数字1代表电压0，用数字0代表电压-E/2，用连续的三个数字代表中点钳位型三电平逆变器在某一时刻三相电压的输出状态，如012代表在某一时刻中点钳位型三电平逆变器U、V、W三相分别输出电压-E/2、电压0、电压E/2。

进一步的，所述对第一小矢量和第二小矢量对应的开关状态分配作用时间因子k是指：第一小矢量VS1对应两个开关状态211和100，第二小矢量小矢量VS2对应两个开关状态221和110，如果规定流向负载的电流方向为正方向，中点钳位型三电平逆变器U、V、W三相输出电流分别为i_a、i_b、i_c，开关状态为211时，流向中点钳位型三电平逆变器中点的电流为i_a，开关状态为100时，流向中点钳位型三电平逆变器中点的电流为-i_a，开关状态为221时，流向中点钳位型三电平逆变器中点的电流为-i_c，开关状态为110作用时，流向中点钳位型三电平逆变器中点的电流为i_c，开关状态为210作用时，流向中点钳位型三电平逆变器中点的电流为-i_b，其余开关状态对中点钳位型三电平逆变器中点电压无影响，如果根据伏秒平衡原理计算出零矢量VZ、第一小矢量VS1、第二小矢量VS2、第一大矢量VL1、中矢量VM、第二大矢量VL2作用的时间占空比分别为t₁、t₂、t₃、t₄、t₅、t₆，令开关状态100作用的时间占空比为kt₂，令开关状态211作用的时间占空比为(1-k)t₂，令开关状态110作用的时间占空比为kt₃，令开关状态221作用的时间为(1-k)t₃。

进一步的，所述利用作用时间因子k实现中点钳位型三电平逆变器中点电压无波动是指：通过作用时间因子的作用使每一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流都为0，从而实现中点钳位型三电平逆变器中点电压无波动，

当空间矢量位于零矢量终点、第一小矢量终点、第二小矢量终点确定的三角形1中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：

i＝-i_a×kt₂+i_a×(1-k)t₂+i_c×kt₃-i_c×(1-k)t₃＝(1-2k)(i_at₂-i_ct₃)；

当空间矢量位于第一小矢量终点、第一大矢量终点、中矢量终点确定的三角形2中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：i＝-i_a×kt₂+i_a×(1-k)t₂-i_b×t₅＝(1-2k)i_at₂-i_bt₅；

当空间矢量位于第一小矢量终点、第二小矢量终点、中矢量终点确定的三角形3中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：

i＝-i_a×kt₂+i_a×(1-k)t₂+i_c×kt₃-i_c×(1-k)t₃-i_b×t₅＝(1-2k)(i_at₂-i_ct₃)-i_bt₅；

当空间矢量位于第二小矢量终点、中矢量终点、第二大矢量终点确定的三角形4中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：

i＝i_c×kt₃-i_c×(1-k)t₃-i_b×t₅＝(2k-1)i_ct₃-i_bt₅；

由于采样周期很短，如果一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为0，则中点钳位型三电平逆变器直流侧中点电压基本无波动，每一采样周期内均令i＝0，计算作用时间因子k。

进一步的，第四步的具体内容是：作用时间因子k只有满足0≤k≤1才有实际意义，权利要求6所述的一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器的中点的平均电流i的表达式可以分为含有作用时间因子k的表达式和不含作用时间因子k的表达式，当0≤k≤1时，含有作用时间因子k的表达式取值在一个以0为中心的对称区间Q内，如果不含作用时间因子k的表达式取值也在这个对称区间Q内，则可以通过改变作用时间因子k的取值使i＝0，从而实现中点钳位型三电平逆变器直流侧中点电压基本无波动；如果权利要求6计算出的作用时间因子k不满足0≤k≤1，意味着不含作用时间因子k的表达式取值不在对称区间Q内，将权利要求6所述表达式中的t₅换成d_mt₅，d_m为大于0小于1的常数，此时不含作用时间因子k的表达式取值向对称区间Q内靠拢，如果中矢量VM的作用时间占空比乘以比例因子d_m后，作用时间因子k仍然不满足0≤k≤1，再次将中矢量VM的作用时间占空比乘以比例因子d_m，如此进行，直到作用时间因子k满足0≤k≤1，最后将中矢量VM作用时间t₅的剩余部分分别平均分配给第一大矢量VL1和第二大矢量VL2，n为自然数，表示乘以比例因子d_m的次数，由于是一个等比数列且数值趋向于0，故可以根据数学知识知道必有一个n使0≤k≤1，即必有一个n使得中点钳位型三电平逆变器中点电压无波动且由于第一大矢量与第二大矢量之和等于两倍的中矢量，这样做并不改变伏秒平衡等效的实质。

进一步的，第五步的具体内容是若在一个采样周期Ts内得到零矢量、第一小矢量、第二小矢量、第一大矢量、中矢量、第二大矢量的作用时间占空比分别为t₁、t₂、t₃、t₄、t₅、t₆以及作用时间因子k和比例因子则开关状态000、111、100、211、110、221、200、210、220的作用时间分别为0.5t₁T_s、0.5t₁T_s、kt₂T_s、(1-k)t₂T_s、kt₃T_s、(1-k)t₃T_s、

与现有技术相比，本发明有如下优点：本发明不改变空间矢量图的区域划分，区域判断规则无需改变，仅仅通过调整中矢量VM以及第一大矢量和第二大矢量的作用时间实现中点钳位型三电平逆变器中点电压平衡。

附图说明

图1是中点钳位式三电平逆变器电路图。

图2是三电平空间矢量图第一扇区。

图3是三电平空间矢量图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，但本发明的实施和保护不限于此。另，以下若有未特别详细说明之处，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。

图1是中点钳位式三电平逆变器电路图，直流侧为一个电压为E的直流电压源，电压源并联第一分压电容C1和第二分压电容C2。中点钳位式三电平逆变器的U相由第一钳位二极管D1、第二钳位二极管D2、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4组成，第一钳位二极管D1的阳极接在第一分压电容C1和第二分压电容C2中间，第一钳位二极管D1阴极接在第一开关管S1和第二开关管S2之间，第二钳位二极管D2的阳极接在第三开关管S3和第四开关管S4之间，第二钳位二极管D2的阴极接在第一分压电容C1和第二分压电容C2中间，以第一分压电容和第二分压电容中点为电位参考点，第一开关管S1、第二开关管S2闭合，第三开关管S3、第四开关管S4断开时，U相输出电压E/2，记为状态2；第二开关管S2、第三开关管S3闭合，第一开关管S1、第四开关管S4断开时，U相输出电压0，记为状态1；第三开关管S3和第四开关管S4闭合，第一开关管S1和第二开关管S2断开，U相输出电压-E/2，记为状态0。中点钳位式三电平逆变器的V相由第三钳位二极管D3和第四钳位二极管D4、第五开开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8组成，第三钳位二极管D3的阳极接在第一分压电容C1和第二分压电容C2中间，第三钳位二极管D3的阴极接在第五开关管S5和第六开关管S6之间，第四钳位二极管D4的阳极接在第七开关管S7和第八开关管S8之间，第四钳位二极管的阴极接在第一分压电容C1和第二前为电容C2中间，以第一分压电容和第二分压电容中点为电位参考点，第五开关管S5、第六开关管S6闭合，第七开关管S7、第八开关管S8断开时，V相输出电压E/2，记为状态2；第六开关管S6、第七开关管S7闭合，第五开关管S5、第八开关管S8断开时，V相输出电压0，记为状态1；第七开关管S7和第八S8闭合，第五开关管S5和第六开关管S6断开时，V相输出电压-E/2，记为状态0.中点钳位式三电平逆变器的W相由第五钳位二极管D5、第六钳位二极管D6、第九开关管S9、第十开关管S10、第十一开关管S11和第十二开关管S12组成，第五钳位二极管D5的阳极接在第一分压电容C1和第二分压电容C2中间，第五钳位二极管D5的阴极接在第九开关管S9和第十开关管S10之间，第六钳位二极管D6的阳极接在第十一开关管S11和第十二开关管S12之间，第六钳位二极管D6的阴极接在第一分压电容C1和第二分压C2中间，以第一分压电容和第二分压电容中点为电位参考点，第九开关管S9、第十开关管S10闭合，第十一开关管S11、第十二开关管S12断开时，W相输出电压E/2，记为状态2；第十开关管S10、第十一开关管S11闭合，第九开关管S9、第十二开关管S12断开时，W相输出电压0，记为状态1；第十一开关管S11和第十二开关管S12闭合，第九开关管S9和第十开关管S10断开时，W相输出电压-E/2，记为状态0。

图2为三电平空间矢量图第一扇区，零矢量对应000、111、222三种开关状态，第一小矢量VS1对应100、211两种开关状态，第二小矢量VS2对应110、221两种开关状态，第一大矢量VL1对应200一种开关状态，第二大矢量VL2对应220一种开关状态，中矢量VM对应210一种开关状态。

图3为三电平空间矢量图，空间矢量图中200、210、220、120、020、021、022、012、002、102、202、201、100、211、110、221、010、121、011、122、001、112、101、212、000、111、222均表示中点钳位型三电平逆变器输出的开关状态，当不同的输出状态在同一个位置时，表示对应的基本矢量相同，开关状态的第1、2、3个数字分别对应三相电压型逆变器U、V、W相的输出。

第一步，将复平面上逆时针顺序0°-60扇区定义为第一扇区，60°-120°扇区定义为第二扇区，120°-180°扇区定义为第三扇区，180°-240°扇区定义为第四扇区，240°-300°扇区定义为第五扇区，300°-360°扇区定义为第六扇区；

第二步，在第一扇区内，给定a、b、c三相电压u_a＝U_msinωt，u_b＝U_msin(ωt-120°)，u_c＝U_msin(ωt+120°)，U_m表示幅值，ω表示角速度，由a、b、c三相电压在复平面确定三个电压矢量 ${\stackrel{\→}{u}}_a=u_a{e}^{j0},$ 由三个电压矢量合成空间矢量 $\stackrel{\→}{V}=\frac{2}{3}({\stackrel{\→}{u}}_a+{\stackrel{\→}{u}}_b+{\stackrel{\→}{u}}_c),$ 利用第一扇区内距离空间矢量最近的三个基本矢量等效合成空间矢量，若距离空间矢量最近的三个基本矢量为三个基本矢量作用的时间占空比分别为t₁、t₂、t₃，则根据以及t₁+t₂+t₃＝1计算t₁、t₂、t₃。

第三步，如果根据伏秒平衡原理计算出零矢量VZ、第一小矢量VS1、第二小矢量VS2、第一大矢量VL1、中矢量VM、第二大矢量VL2作用的时间占空比分别为t₁、t₂、t₃、t₄、t₅、t₆，令开关状态100作用的时间占空比为kt₂，令开关状态211作用的时间占空比为(1-k)t₂，令开关状态110作用的时间占空比为kt₃，令开关状态221作用的时间为(1-k)t₃，

当空间矢量位于零矢量终点、第一小矢量终点、第二小矢量终点确定的三角形1中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：

i＝-i_a×kt₂+i_a×(1-k)t₂+i_c×kt₃-i_c×(1-k)t₃＝(1-2k)(i_at₂-i_ct₃)；

当空间矢量位于第一小矢量终点、第一大矢量终点、中矢量终点确定的三角形2中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：i＝-i_a×kt₂+i_a×(1-k)t₂-i_b×t₅＝(1-2k)i_at₂-i_bt₅；

当空间矢量位于第一小矢量终点、第二小矢量终点、中矢量终点确定的三角形3中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：

i＝-i_a×kt₂+i_a×(1-k)t₂+i_c×kt₃-i_c×(1-k)t₃-i_b×t₅＝(1-2k)(i_at₂-i_ct₃)-i_bt₅；

当空间矢量位于第二小矢量终点、中矢量终点、第二大矢量终点确定的三角形4中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：

i＝i_c×kt₃-i_c×(1-k)t₃-i_b×t₅＝(2k-1)i_ct₃-i_bt₅；

令i＝0，计算出k。

第四步，判断第三步计算出的k的取值是否满足0≤k≤1，如果不满足0≤k≤1，将第三步表达式中的t₅换成d_mt₅，d_m为大于0小于1的常数，重新计算k，如果k仍然不满足0≤k≤1，将d_mt₅乘以一个比例因子d_m，如此进行，直到k的取值满足0≤k≤1。

设最终中矢量VM的作用时间占空比为n为自然数，将中矢量作用时间的剩余部分平均分配给大矢量VL1和VL2。

第五步，若在一个采样周期T_s内得到零矢量、第一小矢量、第二小矢量、第一大矢量、中矢量、第二大矢量的作用时间占空比分别为t₁、t₂、t₃、t₄、t₅、t₆以及作用时间因子k和比例因子则开关状态000、111、100、211、110、221、200、210、220的作用时间分别为0.5t₁T_s、0.5t₁T_s、kt₂T_s、(1-k)t₂T_s、kt₃T_s、(1-k)t₃T_s、

第六步，采用第二步至第五步的方法对其他5个扇区进行同样的操作，确定其他五个扇区各个开关状态的作用时间。

如上即可以不改变空间矢量图的区域划分，区域判断规则也无需改变，仅仅通过调整中矢量VM以及第一大矢量和第二大矢量的作用时间实现中点钳位型三电平逆变器中点电压平衡。

Claims (9)

1.一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，将复平面上逆时针顺序0°-60扇区定义为第一扇区，60°-120°扇区定义为第二扇区，120°-180°扇区定义为第三扇区，180°-240°扇区定义为第四扇区，240°-300°扇区定义为第五扇区，300°-360°扇区定义为第六扇区；第二步，在第一扇区内，利用距离空间矢量最近的三个基本矢量等效合成空间矢量，根据伏秒平衡原理计算出基本矢量的作用时间占空比；第三步，在第一扇区内，对第一小矢量和第二小矢量对应的开关状态分配作用时间因子k，利用作用时间因子k实现中点钳位型三电平逆变器中点电压无波动；第四步，判断第三步计算出来的k的取值是否满足0≤k≤1，如果不满足，将中矢量的作用时间占空比乘以一个比例因子d_m，d_m为大于0小于1的常数，重新计算k，如果k仍然不满足0≤k≤1，将中矢量的作用时间占空比再次乘以一个比例因子d_m直到k的取值满足0≤k≤1，实现中点钳位型三电平逆变器中点电压无波动，最终的比例因子为n为自然数；第五步，确定第一扇区内各个开关状态的作用时间；第六步，采用第二步至第五步的方法对其他5个扇区进行同样的操作，确定其他五个扇区各个开关状态的作用时间。

2.根据权利要求1所述的一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其特征在于，所述空间矢量是指给定a、b、c三相电压u_a＝U_msinωt，u_b＝U_msin(ωt-120°)，u_c＝U_msin(ωt+120°)，U_m表示幅值，ω表示角速度，由a、b、c三相电压在复平面确定三个电压矢量 由三个电压矢量确定空间矢量 $\stackrel{\→}{V}=\frac{2}{3}({\stackrel{\→}{u}}_a+{\stackrel{\→}{u}}_b+{\stackrel{\→}{u}}_c).$

3.根据权利要求1所述的一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其特征在于，所述基本矢量是指：中点钳位型三电平逆变器直流侧电压为E，每一相的输出电压为E/2、0或者-E/2，中点钳位型三电平逆变器三相的输出电压V_a、V_b、V_c在复平面上确定三个电压矢量 由上述三个电压矢量确定矢量 $\stackrel{\→}{V_{\mathrm{basic}}}=\frac{2}{3}({\stackrel{\→}{V}}_a+{\stackrel{\→}{V}}_b+{\stackrel{\→}{V}}_c),$ 共确定19个不同的基本矢量0、 Ee^j0°、Ee^j60°、Ee^j120°、Ee^j180°、Ee^j240°、Ee^j300°，定义第一扇区的零矢量为0、第一小矢量为第二小矢量为中矢量为第一大矢量为Ee^j0°、第一大矢量为Ee^j60°，将第一扇区的零矢量、第一小矢量、第二小矢量、中矢量、第一大矢量、第二大矢量分别同时乘以e^j60°、e^j120°、e^j180°、e^j240°、e^j300°即得到第二扇区、第三扇区、第四扇区、第五扇区、第六扇区的零矢量、第一小矢量、第二小矢量、中矢量、第一大矢量、第二大矢量。

4.根据权利要求1所述的一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其特征在于，所述根据伏秒平衡原理计算出基本矢量的作用时间占空比是指若距离空间矢量最近的三个基本矢量为三个基本矢量作用的时间占空比分别为t₁、t₂、t₃，占空比即作用时间与采样周期的比值，则根据以及t₁+t₂+t₃＝1计算t₁、t₂、t₃的取值。

5.根据权利要求1所述的一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其特征在于，所述开关状态指的是中点钳位型三电平逆变器在某一时刻三相电压的输出状态，中点钳位型三电平逆变器直流侧电压为E，每一相的输出电压为E/2、0或者-E/2，用数字2代表电压E/2，用数字1代表电压0，用数字0代表电压-E/2，用连续的三个数字代表中点钳位型三电平逆变器在某一时刻三相电压的输出状态，如012代表在某一时刻中点钳位型三电平逆变器U、V、W三相分别输出电压-E/2、电压0、电压E/2。

6.根据权利要求1所述的一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其特征在于，所述对第一小矢量和第二小矢量对应的开关状态分配作用时间因子k是指：第一小矢量VS1对应两个开关状态211和100，第二小矢量小矢量VS2对应两个开关状态221和110，如果规定流向负载的电流方向为正方向，中点钳位型三电平逆变器U、V、W三相输出电流分别为i_a、i_b、i_c，开关状态为211时，流向中点钳位型三电平逆变器中点的电流为i_a，开关状态为100时，流向中点钳位型三电平逆变器中点的电流为-i_a，开关状态为221时，流向中点钳位型三电平逆变器中点的电流为-i_c，开关状态为110作用时，流向中点钳位型三电平逆变器中点的电流为i_c，开关状态为210作用时，流向中点钳位型三电平逆变器中点的电流为-i_b，其余开关状态对中点钳位型三电平逆变器中点电压无影响，如果根据伏秒平衡原理计算出零矢量VZ、第一小矢量VS1、第二小矢量VS2、第一大矢量VL1、中矢量VM、第二大矢量VL2作用的时间占空比分别为t₁、t₂、t₃、t₄、t₅、t₆，令开关状态100作用的时间占空比为kt₂，令开关状态211作用的时间占空比为(1-k)t₂，令开关状态110作用的时间占空比为kt₃，令开关状态221作用的时间为(1-k)t₃。

7.根据权利要求1所述的一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其特征在于，所述利用作用时间因子k实现中点钳位型三电平逆变器中点电压无波动是指：通过作用时间因子的作用使每一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流都为0，从而实现中点钳位型三电平逆变器中点电压无波动，

当空间矢量位于零矢量终点、第一小矢量终点、第二小矢量终点确定的三角形1中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：

i＝-i_a×kt₂+i_a×(1-k)t₂+i_c×kt₃-i_c×(1-k)t₃＝(1-2k)(i_at₂-i_ct₃)；

当空间矢量位于第一小矢量终点、第一大矢量终点、中矢量终点确定的三角形2中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：i＝-i_a×kt₂+i_a×(1-k)t₂-i_b×t₅＝(1-2k)i_at₂-i_bt₅；

当空间矢量位于第一小矢量终点、第二小矢量终点、中矢量终点确定的三角形3中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：

i＝-i_a×kt₂+i_a×(1-k)t₂+i_c×kt₃-i_c×(1-k)t₃-i_b×t₅＝(1-2k)(i_at₂-i_ct₃)-i_bt₅；

当空间矢量位于第二小矢量终点、中矢量终点、第二大矢量终点确定的三角形4中，一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为：

i＝i_c×kt₃-i_c×(1-k)t₃-i_b×t₅＝(2k-1)i_ct₃-i_bt₅；

由于采样周期很短，如果一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器中点的平均电流为0，则中点钳位型三电平逆变器直流侧中点电压基本无波动，每一采样周期内均令i＝0，计算作用时间因子k。

8.根据权利要求6所述的一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其特征在于，第四步的具体内容是：作用时间因子k只有满足0≤k≤1才有实际意义，所述的一个采样周期内流向中点钳位型三电平逆变器的中点的平均电流i的表达式分为含有作用时间因子k的表达式和不含作用时间因子k的表达式，当0≤k≤1时，含有作用时间因子k的表达式取值在一个以0为中心的对称区间Q内，如果不含作用时间因子k的表达式取值也在这个对称区间Q内，则可以通过改变作用时间因子k的取值使i＝0，从而实现中点钳位型三电平逆变器直流侧中点电压基本无波动；如果计算出的作用时间因子k不满足0≤k≤1，意味着不含作用时间因子k的表达式取值不在对称区间Q内，将t₅换成d_mt₅，d_m为大于0小于1的常数，此时不含作用时间因子k的表达式取值向对称区间Q内靠拢，如果中矢量VM的作用时间占空比乘以比例因子d_m后，作用时间因子k仍然不满足0≤k≤1，再次将中矢量VM的作用时间占空比乘以比例因子d_m，如此进行，直到作用时间因子k满足0≤k≤1，最后将中矢量VM作用时间t₅的剩余部分分别平均分配给第一大矢量VL1和第二大矢量VL2，n为自然数，表示乘以比例因子d_m的次数，由于是一个等比数列且数值趋向于0，故根据数学知识知道必有一个n使0≤k≤1，即必有一个n使得中点钳位型三电平逆变器中点电压无波动且由于第一大矢量与第二大矢量之和等于两倍的中矢量。

9.根据权利要求1所述的一种中点钳位型三电平逆变器中点电压控制方法，其特征在于，第五步的具体内容是若在一个采样周期T_s内得到零矢量、第一小矢量、第二小矢量、第一大矢量、中矢量、第二大矢量的作用时间占空比分别为t₁、t₂、t₃、t₄、t₅、t₆以及作用时间因子k和比例因子则开关状态000、111、100、211、110、221、200、210、220的作用时间分别为0.5t₁T_s、0.5t₁T_s、kt₂T_s、(1-k)t₂T_s、kt₃T_s、(1-k)t₃T_s、