CN106533226A - 三电平变换器的中点电压平衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三电平变换器的中点电压平衡控制方法，包括以下步骤：第一步，将三相电压矢量变换到两相静止坐标系，并根据直流电压值对两相电压矢量进行标么化；第二步，根据两相电压矢量的值判断电压矢量所在的扇区编号；第三步，当电压矢量不在第一扇区时候，利用坐标变换将该电压矢量统一归化至第一扇区；第四步，根据占空比计算公式得到四个有效占空比；第五步，将四个有效占空比数值分配给三电平变换器三相桥臂的六对桥臂开关，并将三相桥臂占空比换算为调制波比较值，产生相应的PWM驱动脉冲信号。本发明的方法本身保证每个开关周期内流入电容中点的电流的平均值为零，从而使得一个开关周期内电容上电压增量为零，保持中点电压平衡。

Description

三电平变换器的中点电压平衡控制方法

技术领域

本发明涉及一种电梯控制方法，具体涉及一种三电平变换器的中点电压平衡控制方法。

背景技术

传统的三电平变换器空间矢量算法需要进行矢量所在位置的大扇区判断、小扇区判断和占空比计算等一系列复杂步骤。由于在占空比计算过程中，不同小扇区中的占空比计算公式各不相同，因此需要复杂的查表等操作，造成实现过程比较繁琐。此外，传统的三电平变换器空间矢量算法理论上存在固有的中点电压偏移问题，因此需要采取额外措施以抑制中点电压的偏移，实现直流母线上电容和下电容的均压控制。传统方法多采用调节一对冗余小矢量作用时间的方法来进行中点电压偏移控制，但是这种方法理论上并不能完全实现一个开关周期内的中点电压无偏移控制，实现过程中往往需要多个开关周期才能将中点电位控制为零，从而造成中点电压波动较大。

现有的公开专利文献，如中国发明专利文献CN1481067公开了一种基于电荷平衡的三电平变频器中点电压平衡方法，其根据一个开关周期内通过施加电压小矢量产生对直流电容充放电时间相等的原理来决定施加电压时间的长短，从而使一个周期内电容上电荷增量为零，但该方法在每个小扇区都需要计算矢量的作用时间，因此算法实现比较复杂，而且该方法只能实现理论上的中点电压控制为零，而没有考虑实际应用中由于计算误差和累积偏差效应造成的中点电压偏移问题。

中国发明专利文献CN102843055《一种三电平逆变器中点电位平衡控制装置及方法》，提出一种中点电压平衡控制装置，通过实时检测母线上下电容电压对其进行比例积分控制生成控制量，然后根据该控制量对电压调节单元脉宽占空比进行控制，从而实现将中点电压控制在一个较小的范围内，该方法实现简单，而且不会影响原有逆变器的调制算法，但是需要额外增加系统的硬件成本。因此，本领域亟待提出在一种不增加硬件成本，算法实现简单，能够有效实现三电平变换器中点电压平衡控制的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三电平变换器的中点电压平衡控制方法，它以虚拟空间矢量调制为基础，常规情况下能够实现每个开关周期内流入电容中点的电流为零，从而保证中点电压不发生波动；当由于近似误差和累积偏差效应导致中点电压波动时候，通过调整冗余矢量的作用时间，去消除中点电压的波动，从而实现中点电压的平衡控制。

为解决上述技术问题，本发明三电平变换器的中点电压平衡控制方法的技术解决方案为，包括以下步骤：

第一步，利用克拉克变换将三相电压矢量变换到两相静止坐标系，并根据直流电压值对两相电压矢量进行标么化；

具体方法为：

利用下式将电压矢量由三相静止坐标系变换到两相静止坐标系下：

利用下式并根据直流电压值对两相电压矢量进行标么化：

如果则

如果则

式中：v_a、v_b和v_c分别为电压矢量在三相静止坐标系abc中分量；

v_α、v_β分别为电压矢量在两相静止坐标系αβ中的分量；

u_dc为直流电压值；

u_α、u_β分别为电压矢量在两相静止坐标系αβ中的分量的标么值。

第二步，根据两相电压矢量的值判断电压矢量所在的扇区编号；

具体方法为：

为了判断电压矢量所在扇区位置，首先定义三个变量a、b、c，利用如下公式计算a、b和c的值：

根据下式判断电压矢量所在的扇区编号：

N＝sign(a)+2sign(b)+4sign(c)

式中：N为扇区编号，其取值范围为1～6；

sign()为求数据符号函数，定义如下所示：

第三步，当电压矢量不在第一扇区时候，利用坐标变换将该电压矢量统一归化至第一扇区；

具体方法为：

利用如下坐标变换公式将第二至第六扇区的电压矢量统一变换到第一扇区：

式中：u_αT、u_βT分别为电压矢量经过坐标变换后在第一扇区中的分量；

T_N1为电压矢量由第N扇区变换至第一扇区的坐标变换矩阵，N取值从1到6；

u_αN、u_βN分别为电压矢量在第N扇区中的坐标分量；

当电压矢量位于第一扇区时，对应的坐标变换矩阵为

当电压矢量位于第二扇区时，对应的坐标变换矩阵为

当电压矢量位于第三扇区时，对应的坐标变换矩阵为

当电压矢量位于第四扇区时，对应的坐标变换矩阵为

当电压矢量位于第五扇区时，对应的坐标变换矩阵为

当电压矢量位于第六扇区时，对应的坐标变换矩阵为

第四步，根据占空比计算公式得到四个有效占空比；

具体方法为：

定义四个数值d₁，d₂，d₃和d₄作为四个有效占空比值，按照下式计算得到：

式中：u_αT、u_βT分别为电压矢量经过坐标变换后在第一扇区中的分量。

第五步，根据电压矢量所在的扇区编号，将第四步计算得到的四个有效占空比数值分配给三电平变换器三相桥臂的六对桥臂开关，并将三相桥臂占空比换算为调制波比较值，产生相应的PWM驱动脉冲信号。

具体方法为：

根据下表将四个有效占空比数值d₁，d₂，d₃和d₄依次分配给三电平变换器三相桥臂的六对桥臂开关，确定三相桥臂六对桥臂的开关占空比信息：

其中，D_a1、D_a2分别为A相桥臂两个占空比的值；

D_b1、D_b2分别为B相桥臂两个占空比的值；

D_c1、D_c2分别为C相桥臂两个占空比的值；

利用下式确定三相桥臂对应六个调制波的值，具体如下所示：

式中，CP_A1、CP_A2分别为A相两个调制波的值；

CP_B1、CP_B2分别为B相两个调制波的值；

CP_C1、CP_C2分别为C相两个调制波的值；

CNT为三角载波的峰值。

所述第四步与第五步之间执行如下步骤：

步骤S1：根据旋转变换后的电压矢量值判断旋转变换后的电压矢量在第一扇区所在的小扇区编号；

具体方法为：

电压矢量在第一小扇区A1的判断条件为：

电压矢量在第二小扇区A2的判断条件为：

电压矢量在第三小扇区A3的判断条件为：

电压矢量在第四小扇区A4的判断条件为：

电压矢量在第五小扇区A5的判断条件为：

式中：u_αT、u_βT分别为电压矢量经过坐标变换后在第一扇区中的分量。

步骤S2：根据变换器的中点电压偏移值和变换器三相输出电流值计算占空比修正值；

具体方法为：

定义符号i_p和i_n，其取值情况根据电压矢量所在的扇区编号N值不同如下表所示进行选择：

表中，i_a，i_b和i_c为三电平变换器的三相输入电流值；

定义平衡时间Δt_p和Δt_n，其计算公式如下式所示：

式中，C_d为直流电容；

Δu_dc为中点电压偏移值，Δu_dc＝u_dc2-u_dc1；

u_dc1和u_dc2分别为直流母线上电容电压值和下电容电压值；

根据平衡时间Δt_p和Δt_n得到占空比修正值的计算公式，如下所示：

式中，t_sw为三电平变频器的开关周期。

步骤S3：根据电压矢量位于五个小扇区A1～A5的不同，对步骤S2计算出来的占空比修正值进行限幅处理；

具体方法为：

定义占空比修正值Δd_p和Δd_n分别用来调整上述计算出来的四个有效占空比，从而抑制中点电位的漂移，实现中点电位的平衡控制；

其中，占空比修正值Δd_p和Δd_n的计算与电压矢量所处于小扇区三角形有关；

当电压矢量在第一小扇区A1，占空比修正值Δd_p和Δd_n的限幅值满足

当电压矢量在第二小扇区A2，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

当电压矢量在第三小扇区A3，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

当电压矢量在第四小扇区A4，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

其中，

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

当电压矢量在第五小扇区A5，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

其中，

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

其中，

上述步骤中的min{}为求最小值函数，定义如下所示：

式中：u_αT、u_βT分别为电压矢量经过坐标变换后在第一扇区中的分量。

步骤S4：根据步骤S3得到的经过限幅处理的占空比修正值，对实际占空比进行修正。

具体方法为：

如果|△d_p|<|△d_n|，则占空比修正公式为

如果|△d_p|≥|△d_n|，则占空比修正公式为

其中：D1、D2、D3、D4为修正后的四个有效占空比。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明的方法本身保证每个开关周期内流入电容中点的电流的平均值为零，从而使得一个开关周期内电容上电压增量为零，保持中点电压平衡。

本发明通过数学坐标旋转变换将空间矢量位于其它扇区的情况归一到第一扇区统一计算，而且得到的占空比具有统一的数学表达式，不需要针对每个小扇区进行区别计算处理，从而简化了算法的复杂程度。

本发明通过调节一对或者多个冗余矢量的作用时间，消除由于负载功率突变和由于近似误差和累积偏差效应引起的中点电压偏差，从而实现了对中点电压的平衡控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明三电平变换器的中点电压平衡控制方法的流程示意图；

图2是本发明针对的三电平PWM变换器的电路示意图；

图3是本发明的三电平PWM变换器电压空间矢量区域划分示意图；

图4是本发明的第一扇区电压矢量关系以及小扇区分布图；

图5是本发明的另一实施例的流程示意图；

图6是采用本发明中点电压平衡控制方法与采用传统中点电压平衡方法的中点电压波形比较图；其中，图6(a)为采用传统中点电压平衡方法得到的中点电压波形图；图6(b)为采用本发明的中点电压平衡方法得到的中点电压波形图。

具体实施方式

如图1所示，本发明三电平变换器的中点电压平衡控制方法，包括以下步骤：

第一步，利用克拉克变换将三相电压矢量变换到两相静止坐标系，并根据直流电压值对两相电压矢量进行标么化；

第二步，根据两相电压矢量的值判断电压矢量所在的扇区编号；

第三步，当电压矢量不在第一扇区时候，利用坐标变换将该电压矢量统一归化至第一扇区；

第四步，根据占空比计算公式得到四个有效占空比；

第五步，根据电压矢量所在的扇区编号，将第四步计算得到的四个有效占空比数值分配给三电平变换器三相桥臂的六对桥臂开关，并将三相桥臂占空比换算为调制波比较值，产生相应的PWM驱动脉冲信号。

实施例一

本发明快速实现三电平变换器SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)的方法，能够简化传统三电平变换器SVPWM调制的实现步骤，采用电压矢量标么化处理模块、电压矢量扇区划分模块、电压矢量坐标旋转变换模块、电压矢量作用占空比计算模块以及桥臂调制波比较值计算模块，在三电平变换器的数字控制器中按照以下步骤依次实施：

步骤1：在电压矢量标么化处理模块中，利用克拉克变换将如图2所示的三电平变换器输出电压矢量(简称电压矢量)由三相静止坐标系变换到两相静止坐标系，并根据直流电压值对电压矢量在两相静止坐标系中的分量进行标么化；具体包括：

利用下式将电压矢量由三相静止坐标系变换到两相静止坐标系下：

利用下式并根据直流电压值对两相电压矢量进行标么化：

式中：v_a、v_b和v_c分别为电压矢量在abc坐标系中分量；

v_α、v_β分别为电压矢量在αβ坐标系中的分量；

u_dc为直流电压值；

u_α、u_β分别为电压矢量在αβ坐标系中的分量的标么值；

步骤2：在电压矢量扇区划分模块中，根据步骤1得到的电压矢量在两相静止坐标系中的分量值判断电压矢量在如图3所示的由三电平基本矢量形成的正六边形中的扇区编号(依顺时针方向将正六边形均分为6个扇区三角形，编号分别从1到6)；具体包括：

为了判断电压矢量所在扇区编号，首先定义三个变量a、b、c，利用如下公式计算a、b和c的值：

根据下式判断电压矢量所在的扇区编号：

N＝sign(a)+2sign(b)+4sign(c)

式中：N为扇区编号，其取值范围为1～6；

sign()为求数据符号函数，定义如下所示：

步骤3：在电压矢量坐标旋转变换模块中，根据步骤2得到的变换器电压矢量所在的扇区编号，利用坐标旋转变换将不位于第一扇区的电压矢量统一变换到第一扇区中，具体包括：

利用如下坐标变换公式将第二至第六扇区的电压矢量统一变换到第一扇区：

式中：u_αT、u_βT分别为电压矢量经过坐标变换后在第一扇区中的分量；

T_N1为电压矢量由第N扇区变换至第一扇区的坐标变换矩阵，N取值从1到6；

u_αN、u_βN分别为电压矢量在第N扇区中的坐标分量；

方法如下：

1)当电压矢量位于第一扇区时(图3中由矢量000、PNN和PPN围成的三角形区域)，对应的坐标变换矩阵为

2)当电压矢量位于第二扇区时(图3中由矢量000、PPN和NPN围成的三角形区域)，对应的坐标变换矩阵为

3)当电压矢量位于第三扇区时(图3中由矢量000、NPN和NPP围成的三角形区域)，对应的坐标变换矩阵为

4)当电压矢量位于第四扇区时(图3中由矢量000、NPP和NNP围成的三角形区域)，对应的坐标变换矩阵为

5)当电压矢量位于第五扇区时(图3中由矢量000、NNP和PNP围成的三角形区域)，对应的坐标变换矩阵为

6)当电压矢量位于第六扇区时(图3中由矢量000、PNP和PNN围成的三角形区域)，对应的坐标变换矩阵为

步骤4：在电压矢量作用占空比计算模块中，根据一个统一的占空比计算公式计算得到四个有效占空比；具体包括：

定义四个数值d₁，d₂，d₃和d₄作为四个有效占空比值，其值按照下式计算得到：

步骤5：在桥臂调制波比较值计算模块中，根据电压矢量所在的大扇区编号，查表将步骤4计算得到的四个有效占空比数值依次分配给三电平变换器三相桥臂的六对桥臂开关，并将对应的三相桥臂占空比换算为调制波比较值；具体包括：

根据电压矢量所在的扇区，确定三相桥臂六对桥臂的开关占空比信息，如下表所示：

其中，D_a1、D_a2分别为A相桥臂两个占空比的值；

D_b1、D_b2分别为B相桥臂两个占空比的值；

D_c1、D_c2分别为C相桥臂两个占空比的值；

利用下式确定三相桥臂对应六个调制波的值，具体如下所示：

式中，CP_A1、CP_A2分别为A相两个调制波的值；

CP_B1、CP_B2分别为B相两个调制波的值；

CP_C1、CP_C2分别为C相两个调制波的值；

CNT为三角载波的峰值。

实施例二

本发明具有中点电压平衡控制的三电平SVPWM方法，能够简化三电平变换器传统方法繁琐复杂的实现过程，减小三电平变换器的中点电压波动，实现三电平变换器直流母线上电容和下电容电压的平衡控制；除了包括实施例一中的所有模块，还包括小扇区判断模块、占空比修正值计算模块、占空比修正值限幅处理模块以及占空比修正计算模块，这四个模块的实现是在实施例一中的步骤4和步骤5之间依次插入并按照以下步骤在三电平变换器的数字控制器中依次实施的，如图5所示：

S1：在小扇区判断模块中，根据步骤3旋转变换后的电压矢量值判断旋转变换后的电压矢量在第一扇区所在的小扇区编号(如图4所示，第一扇区三角形被分为5个小扇区三角形部分，编号依次为A1、A2、A3、A4和A5)；具体包括：

1)A1区间(图4中由OAC所围成的三角形区域)的判断条件为：

2)A2区间(图4中由ACE所围成的三角形区域)的判断条件为：

3)A3区间(图4中由ABE所围成的三角形区域)的判断条件为：

4)A4区间(图4中由CDE所围成的三角形区域)的判断条件为：

5)A5区间(图4中由BDE所围成的三角形区域)的判断条件为：

S2：在占空比修正值计算模块中，根据变换器的中点电压偏移值和变换器三相输出电流值计算占空比修正值；具体包括：

定义符号i_p和i_n，其取值情况根据电压矢量所在的扇区编号N值不同如下表所示进行选择：

表中，i_a，i_b和i_c为图1所示的三电平变换器的三相输入电流值；

定义平衡时间Δt_p和Δt_n，其计算公式如下式所示：

式中，C_d为直流电容；

Δu_dc＝u_dc2-u_dc1定义为中点电压偏移值；

u_dc1和u_dc2分别为直流母线上电容和下电容电压值；

根据平衡时间可以得到占空比修正值的计算公式，如下所示：

式中，t_sw为三电平变频器的开关周期；

S3：在占空比修正值限幅处理模块中，根据电压矢量位于A1-A5区间的不同对步骤S2计算出来的占空比修正值进行限幅处理；具体如下所示：

定义占空比修正值Δd_p和Δd_n分别用来调整上述计算出来的四个有效占空比，从而抑制中点电位的漂移，实现中点电位的平衡控制；

占空比的修正值Δd_p和Δd_n的计算与电压矢量所处于小扇区三角形有关，具体包括：

1)A1区间，占空比修正值Δd_p和Δd_n的限幅值满足

2)A2区间，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

3)A3区间，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

4)A4区间，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

其中，

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

5)A5区间，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

其中，

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

其中，

上述步骤中的min{}为求最小值函数，定义如下所示：

S4：在占空比修正计算模块中，根据步骤S3得到的经过限幅处理的占空比修正值，对实际占空比进行修正；具体包括：

1)如果|Δd_p|<|Δd_n|，则占空比修正公式为

2)如果|Δd_p|≥|Δd_n|，则占空比修正公式为

从而得到修正后的四个有效占空比D1、D2、D3、D4，则步骤5中根据下表确定三相桥臂六对桥臂的开关占空比信息；

其中，D_a1、D_a2分别为A相桥臂两个占空比的值；

D_b1、D_b2分别为B相桥臂两个占空比的值；

D_c1、D_c2分别为C相桥臂两个占空比的值。

图6为采用本发明方法所述的中点电压平衡控制方法与传统中点电压平衡方法得到的中点电压波形比较图，其中图6(a)为采用传统中点电压平衡方法得到的中点电压波形图；图6(b)为采用本发明方法提出的中点电压平衡方法得到的中点电压波形图。由波形结果可见，本发明所述的方法相比传统方法能够大大降低中点电压的波动，从而有效地实现了中点电压的平衡控制。

以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，利用克拉克变换将三相电压矢量变换到两相静止坐标系，并根据直流电压值对两相电压矢量进行标么化；

第二步，根据两相电压矢量的值判断电压矢量所在的扇区编号；

第三步，当电压矢量不在第一扇区时候，利用坐标变换将该电压矢量统一归化至第一扇区；

第四步，根据占空比计算公式得到四个有效占空比；

第五步，根据电压矢量所在的扇区编号，将第四步计算得到的四个有效占空比数值分配给三电平变换器三相桥臂的六对桥臂开关，并将三相桥臂占空比换算为调制波比较值，产生相应的PWM驱动脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述第一步的方法为：

利用下式将电压矢量由三相静止坐标系变换到两相静止坐标系下：

利用下式并根据直流电压值对两相电压矢量进行标么化：

如果则

如果则

式中：v_a、v_b和v_c分别为电压矢量在三相静止坐标系abc中分量；

v_α、v_β分别为电压矢量在两相静止坐标系αβ中的分量；

u_dc为直流电压值；

u_α、u_β分别为电压矢量在两相静止坐标系αβ中的分量的标么值。

3.根据权利要求1所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述第二步的方法为：

为了判断电压矢量所在扇区位置，首先定义三个变量a、b、c，利用如下公式计算a、b和c的值：

根据下式判断电压矢量所在的扇区编号：

N＝sign(a)+2sign(b)+4sign(c)

式中：N为扇区编号，其取值范围为1～6；

sign()为求数据符号函数，定义如下所示：

4.根据权利要求1所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述第三步的方法为：

利用如下坐标变换公式将第二至第六扇区的电压矢量统一变换到第一扇区：

式中：u_{α T}、u_{β T}分别为电压矢量经过坐标变换后在第一扇区中的分量；

T_N1为电压矢量由第N扇区变换至第一扇区的坐标变换矩阵，N取值从1到6；

u_{α N}、u_{β N}分别为电压矢量在第N扇区中的坐标分量。

5.根据权利要求1所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述第三步的具体方法为：

当电压矢量位于第一扇区时，对应的坐标变换矩阵为

当电压矢量位于第二扇区时，对应的坐标变换矩阵为

当电压矢量位于第三扇区时，对应的坐标变换矩阵为

当电压矢量位于第四扇区时，对应的坐标变换矩阵为

当电压矢量位于第五扇区时，对应的坐标变换矩阵为

当电压矢量位于第六扇区时，对应的坐标变换矩阵为

6.根据权利要求1所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述第四步的方法为：

定义四个数值d₁，d₂，d₃和d₄作为四个有效占空比值，按照下式计算得到：

式中：u_{α T}、u_{β T}分别为电压矢量经过坐标变换后在第一扇区中的分量。

7.根据权利要求1所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述第五步的方法为：

根据下表将四个有效占空比数值d₁，d₂，d₃和d₄依次分配给三电平变换器三相桥臂的六对桥臂开关，确定三相桥臂六对桥臂的开关占空比信息：

其中，D_a1、D_a2分别为A相桥臂两个占空比的值；

D_b1、D_b2分别为B相桥臂两个占空比的值；

D_c1、D_c2分别为C相桥臂两个占空比的值；

利用下式确定三相桥臂对应六个调制波的值，具体如下所示：

式中，CP_A1、CP_A2分别为A相两个调制波的值；

CP_B1、CP_B2分别为B相两个调制波的值；

CP_C1、CP_C2分别为C相两个调制波的值；

CNT为三角载波的峰值。

8.根据权利要求1所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述第四步与第五步之间执行如下步骤：

步骤S1：根据旋转变换后的电压矢量值判断旋转变换后的电压矢量在第一扇区所在的小扇区编号；

步骤S2：根据变换器的中点电压偏移值和变换器三相输出电流值计算占空比修正值；

步骤S3：根据电压矢量位于五个小扇区A1～A5的不同，对步骤S2计算出来的占空比修正值进行限幅处理；

步骤S4：根据步骤S3得到的经过限幅处理的占空比修正值，对实际占空比进行修正。

9.根据权利要求8所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S1的方法为：

电压矢量在第一小扇区A1的判断条件为：

电压矢量在第二小扇区A2的判断条件为：

电压矢量在第三小扇区A3的判断条件为：

电压矢量在第四小扇区A4的判断条件为：

电压矢量在第五小扇区A5的判断条件为：

式中：u_{α T}、u_{β T}分别为电压矢量经过坐标变换后在第一扇区中的分量。

10.根据权利要求8所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S2的方法为：

定义符号i_p和i_n，其取值情况根据电压矢量所在的扇区编号N值不同如下表所示进行选择：

表中，i_a，i_b和i_c为三电平变换器的三相输入电流值；

定义平衡时间Δt_p和Δt_n，其计算公式如下式所示：

式中，C_d为直流电容；

Δu_dc为中点电压偏移值，Δu_dc＝u_dc2-u_dc1；

u_dc1和u_dc2分别为直流母线上电容电压值和下电容电压值；

根据平衡时间Δt_p和Δt_n得到占空比修正值的计算公式，如下所示：

式中，t_sw为三电平变频器的开关周期。

11.根据权利要求8所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S3的方法为：

定义占空比修正值Δd_p和Δd_n分别用来调整上述计算出来的四个有效占空比，从而抑制中点电位的漂移，实现中点电位的平衡控制；

其中，占空比修正值Δd_p和Δd_n的计算与电压矢量所处于小扇区三角形有关；

当电压矢量在第一小扇区A1，占空比修正值Δd_p和Δd_n的限幅值满足

当电压矢量在第二小扇区A2，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

当电压矢量在第三小扇区A3，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

当电压矢量在第四小扇区A4，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

其中，

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

当电压矢量在第五小扇区A5，占空比修正值Δd_p的限幅值满足

其中，

占空比修正值Δd_n的限幅值满足

其中，

上述步骤中的min{ }为求最小值函数，定义如下所示：

式中：u_{α T}、u_{β T}分别为电压矢量经过坐标变换后在第一扇区中的分量。

12.根据权利要求8所述的三电平变换器的中点电压平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S4的方法为：

如果|Δd_p|<|Δd_n|，则占空比修正公式为

如果|Δd_p|≥|Δd_n|，则占空比修正公式为

其中：D1、D2、D3、D4为修正后的四个有效占空比。