CN109495003B - 一种逆变器控制方法和系统 - Google Patents

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CN109495003B CN201811305688.9A CN201811305688A CN109495003B CN 109495003 B CN109495003 B CN 109495003B CN 201811305688 A CN201811305688 A CN 201811305688A CN 109495003 B CN109495003 B CN 109495003B
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Abstract

本公开提供了一种逆变器控制方法和系统，该方法用于控制有源中点箝位型五电平逆变器，并包括：确定逆变器所要输出的参考电压；基于预设的三轴坐标系，获取与所述参考电压对应的三个标准坐标点，将所述标准坐标点对应的坐标向量确定为合成电压矢量；基于该三个标准坐标点所构成的三角形状，分别确定三个合成电压矢量的作用时序以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器的三相中的各开关的开关切换状态。本公开具有简单方便且控制精度高的特点。

Description

一种逆变器控制方法和系统
技术领域
本公开涉及逆变器控制领域，特别涉及一种逆变器控制方法和系统。
背景技术
上世纪70年代以来，能源短缺就已经成为了当前世界各国所面临的世纪性难题。据调查统计，我国发电量的60%-70%用于拖动电动机做功，且多为交流异步电机。对于大功率的传动机械、风机、水泵例如炼钢制氧机、高炉鼓风机、电力工业的给水泵等，由于缺少合理的调速手段一直在消耗大量的电能。因此，针对这些工业领域，急需开发出高电压多电平大容量的变频装置并将其推广应用，以此来改善电能浪费的现状。
相较于常用的两电平逆变器，多电平逆变器具有谐波含量少、开关频率低（降低系统电磁干扰）、逆变效率高等优势，但是现有技术中针对多电平逆变器的开关控制仍存在控制不平衡，控制精度不好的问题。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提出了逆变器控制方法和系统，提能够精确的控制有源中点箝位型五电平逆变器的输出电平状态和开关时序。
根据本公开的第一方面，提供了一种逆变器控制方法，该方法用于控制有源中点箝位型五电平逆变器，并包括：
确定逆变器所要输出的参考电压；
基于预设的三轴坐标系，获取与所述参考电压对应的三个标准坐标点，将所述标准坐标点对应的坐标向量确定为合成电压矢量；
基于该三个标准坐标点所构成的三角形状，分别确定三个合成电压矢量的作用时序以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器的三相中的各开关的开关切换状态。
在本公开实施例中，所述确定逆变器各相需要输出的参考电压包括：
获取负载所需的第一电力；
基于所述第一电力，确定所述逆变器需要输出的参考电压。
在本公开实施例中，所述基于预设的三轴坐标系，获取与所述参考电压对应的三个标准坐标点包括：
基于预设的三轴坐标系，确定所述参考电压的坐标向量；
基于调制系数，将所述坐标向量调节成第一坐标向量，所述第一坐标向量位于所述三轴坐标系下的预设空间区域，所述预设空间区域中可以包括多标准坐标点，各标准坐标点的坐标值由整数构成；
确定所述预设空间区域内与所述第一坐标向量最近的三个标准坐标点。
在本公开实施例中，所述基于该三个标准坐标点所构成的三角形状，分别确定三个合成电压矢量的作用时序以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器的三相中的各开关的开关切换状态包括：
基于所述合成电压矢量确定逆变器各相的输出电平状态；
利用预设对应关系，确定逆变器各相中与所述输出电平状态对应的开关切换状态；
基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序。
在本公开实施例中，所述基于所述合成电压矢量确定与其对应的输出电平状态包括：
利用下式确定与合成电压矢量对应的输出电平状态：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，（
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
）表示合成电压矢量，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure DEST_PATH_IMAGE014
表示与合成电压矢量（
Figure 47894DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 965034DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 744771DEST_PATH_IMAGE008
）对应的逆变器各相的输出电平状态；
Figure 77664DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure 892036DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure 714498DEST_PATH_IMAGE014
均为整数，且满足
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为最大输出电平数。
在本公开实施例中，所述基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序包括：
在所述三个标准坐标点构成的三角形为正三角形时，按照第一规则分别确定三个合成电压矢量的作用时间；
在所述三个标准坐标点构成的三角形为倒三角形时，按照第二规则分别确定三个合成电压矢量的作用时间。
在本公开实施例中，所述第一规则的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
以及，所述第二规则的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure DEST_PATH_IMAGE032
分别为三个合成电压矢量对应的作用时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
是合成电压矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE036
的向下取整获得的向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
是合成电压矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE040
的向下取整获得的向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
是合成电压矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE036A
的向下取整获得的向量。
在本公开实施例中，所述基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序包括：
利用第三规则，确定各输出电平状态对应的第一数值；
将最小的第一数值所对应的输出电平状态确定为初始输出电平状态；
基于所述三角形的形状和所述初始输出电平状态，确定各合成电压矢量的作用顺序；
其中，所述第三规则的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE045
；
其中，
Figure 417750DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure 616650DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure 285529DEST_PATH_IMAGE014
分别为合成电压矢量对应的逆变器各相的输出开关状态，num为第一数值。
在本公开实施例中，所述基于所述三角形的形状和所述初始输出电平状态，确定各作用顺序包括：
在所述三个标准坐标点构成的三角形为正三角形时，按照三角形顺时针的方向作用所述三个合成电压矢量；
在所述三个标准坐标点构成的三角形为倒三角形时，按照三角形顺时逆时针的方向作用所述三个合成电压矢量。
根据本公开的第二方面，提供了一种逆变器控制系统，其包括：
获取模块，其配置为确定逆变器需要输出的参考电压；
数据处理模块，其配置为基于预设的三轴坐标系，获取与所述参考电压对应的三个标准坐标点，所述标准坐标点对应的合成电压矢量用于获得所述参考电压；以及基于该三个标准坐标点所构成的三角形状，分别确定三个合成电压矢量的作用时序以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器中的三相中的各开关的开关切换状态。
本公开实施例可以用于根据负载的需求，来实时地确定逆变器各相所需输出的参考电压，从而确定合成该参考电压的三个合成电压矢量，以及生成各合成电压矢量时各相中的开关切换状态以及作用时序等，具有简单方便且控制精度高的特点。本公开实施例实现了逆变器直流侧中点电位以及各相悬浮电容电压的稳定，其中，通过根据合成电压矢量的坐标与开关状态的对应关系确定初始电压作用矢量（初始合成电压矢量）以及三个合成电压矢量的作用顺序，结合参考电压所在三角形区域信息为三个合成电压矢量分配作用时间，该方案大大降低了控制算法的运算时间，简单方便且控制精度高。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开实施例的逆变器控制方法的流程图；
图2示出根据本公开实施例的逆变器控制方法所对应的五电平逆变器的单相拓扑结构图；
图3示出根据本公开实施例中步骤S20的流程图；
图4示出根据本公开实施例的预设三轴坐标系的结构图；
图5示出根据本公开实施例预设三轴坐标系中的预设空间区域的结构图；
图6示出根据本公开实施例中步骤S30的流程图；
图7示出根据本公开实施例中三个标准坐标点确定的三角形的结构示意图；
图8示出根据本公开实施例中确定各合成电压矢量的作用顺序的流程图；
图9示出根据本公开实施例的逆变器控制系统的框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开实施例的逆变器控制方法的流程图，其中，该方法可以用于控制有源中点箝位型五电平逆变器，图2示出根据本公开实施例的逆变器控制方法所对应的五电平逆变器的单相拓扑结构图。
其中，本公开实施例可以用于根据负载的需求，来实时地确定逆变器各相所需输出的参考电压，从而确定合成该参考电压的三个合成电压矢量，以及生成各合成电压矢量时各相中的开关切换状态以及作用时序等，具有简单方便且控制精度高的特点。
如图1所示，本公开实施例的逆变器控制方法可以包括：
S10：确定逆变器各相所需输出的参考电压；
S20：基于预设的三轴坐标系，获取与所述参考电压对应的三个标准坐标点，将所述标准坐标点对应的坐标向量确定为合成电压矢量，该合成电压矢量用于获得所述参考电压；
S30：基于该三个标准坐标点所构成的三角形状，分别确定三个合成电压矢量的作用时序以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器的三相中的中各开关的开关切换状态。
其中，本公开实施例所控制的有源中点箝位型五电平逆变器（下述简称逆变器）可以应用在电力控制领域，如变电系统或者电力传输等供电系统中。通过逆变器可以执行直流电力到交流电力的转换，本公开实施例可以实时的检测逆变器所在的供电系统中负载所需要的电力（如电压），并将该电力作为目标电力控制逆变器输出该目标电力。下面详细说明该过程。
其中，确定逆变器各相需要输出的参考电压可以包括：
获取负载所需电力的第一电力；
基于所述第一电力，确定所述逆变器需要输出的参考电压。
如上所述，本公开实施例可以实时的获取逆变器所连接的负载所需要的电力（第一电力），该过程可以通过检测负载的功率、数量等相关电力参数来获得第一电力，也可以接收来自负载的电力请求来确定第一电力，本领域技术人员可以根据不同的配置获得上述第一电力，在此不进行一一说明。在确定了负载所需的第一电力后，即可以确定该第一电力所对应的电压值，即为本公开实施例的中的参考电压。本领域技术人员可以根据现有技术手段确定第一电力所对应的电压，即参考电压，本公开实施例对此不进行限定。
另外，由于逆变器的输出为三相输出，如A相、B相和C相，其中可以分别通过控制该三相输出不同的电压向量合成所需的电力。本公开实施例在确定参考电压后可以分别确定合成该参考电压时各相所需输出的合成电压矢量，以及为了实现各合成电压矢量所需要的控制的开关切换状态和各合成电压矢量的作用时间，即步骤S20和S30，下面分别对该两部分进行详细说明。
图3示出根据本公开实施例中步骤S20的流程图，其中，步骤S20可以包括：
S21：基于预设的三轴坐标系，确定所述参考电压的坐标向量；
S22：基于调制系数，将所述坐标向量调节成第一坐标向量，所述第一坐标向量位于所述三轴坐标系下的预设空间区域，所述预设空间区域中可以包括多标准坐标点，各标准坐标点的坐标值由整数构成；
S23：确定所述预设空间区域内与所述第一坐标向量最近的三个标准坐标点。
图4示出根据本公开实施例的预设三轴坐标系的结构图，其中该三轴分别为同一平面内，分别为ja轴、jb轴和jc轴。本公开实施例的预设三轴坐标系是由a、b、c三相静止坐标系转换得到，即ja轴为a轴逆时针转动90度得到的轴，jb轴为b轴逆时针转动90度得到的轴，jc轴为c轴逆时针转动90度的轴，a轴、b轴和c轴之间的夹角分别为120度，a轴为水平方向上的坐标轴。由此可以确定本公开实施例的预设三轴坐标系。另外，由于本公开实施例中的
Figure DEST_PATH_IMAGE047
坐标系中，坐标轴
Figure DEST_PATH_IMAGE049
是将
Figure DEST_PATH_IMAGE051
坐标轴逆时针旋转90°后得到的虚轴，所以也可以称其为虚坐标系。
在确定了上述预设三轴坐标系后，可以将参考电压转换成该三轴坐标系内坐标向量的形式，即执行步骤S21，本公开实施例可以通过如下模型进行转换：
Figure DEST_PATH_IMAGE053
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE055
为表示三相静止坐标系下的参考电压的坐标向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE057
表示预设三轴坐标系下的参考电压的坐标向量。本公开实施例中通过负载需求获得的参考电压可以表示成三相静止坐标系内的坐标向量的形式，通过上式则可以执行坐标向量的转换，即确定预设三轴坐标系下的参考电压的坐标向量
Figure DEST_PATH_IMAGE057A
。
通过上述即可以确定三轴坐标系中的参考电压的坐标向量，而后可以将该参考电压的坐标向量调节到三轴坐标系中的预设空间区域中，该预设空间区域中可以包括多个标准坐标点，各标准坐标点对应的坐标值（d，e，f）由整数构成，即d、e和f分别为大于或等于0的整数，如图5示出根据本公开实施例预设三轴坐标系中的预设空间区域的结构图，该区域内的标准坐标点中的最大整数为4，在其他实施例中该最大整数可以根据需求进行设定，在此不进行限制。
本公开是实施例中将参考电压调节至在预设空间区域的方式可以包括：将参考电压的坐标向量除以预设的调制系数，使得参考电压被调节成第一坐标向量，该第一坐标向量位于所述三轴坐标系下的预设空间区域。其中，预设的调制系数可以根据不同的配置设定成不同的值，其可以和预设空间区域内标准坐标点坐标的最大整数值有关。
在确定了第一坐标向量后，可以在预设空间区域中获取与该第一坐标向量的终点最近的三个标准坐标点，如
Figure DEST_PATH_IMAGE060
三个标准坐标点（如图7所示），该三个标准坐标点对应的坐标向量即可以确定为构成基本合成电力的三个合成电压矢量。其中，本公开实施例中可以分别计算各标准坐标点与第一坐标向量的终点坐标之间的距离，从而可以分别确定距离该终点坐标最近的三个标准坐标点。
在确定了三个标准坐标点可以形成一个三角形，本公开实施例可以根据该三角形的形状确定三个合成电压矢量的作用时间和顺序（时序），以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器的三相中的各开关的开关切换状态，即可以执行步骤S30。
图6示出根据本公开实施例中步骤S30的流程图，其中步骤S30可以包括：
S31：基于所述合成电压矢量确定逆变器各相的输出电平状态；
S32：利用预设对应关系，确定逆变器各相中与所述输出电平状态对应的开关切换状态；
S33：基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序。
其中，步骤S31中，在确定三个标准坐标点之后，可以基于该三个标准坐标点确定三个合成电压矢量，该三个合成电压矢量用于合成上述参考电压。因此，需要确定合成该三个合成电压矢量时各相电路中对应的开关的切换状态，输出电平状态的三个值即分别为该三相的输出电平状态。如图2所示，逆变器中包括多个开关，通过各开关的接通、或关断状态可以实现不同的电力转换。本公开实施例可以根据各合成电压矢量确定各相所对应的输出电平状态，再通过输出电平状态确定开关的接通或关断的状态。其中，每个输出电平状态可以对应有一种开关切换状态。
其中，本公开实施例步骤S31可以通过下式确定与各合成电压矢量对应的输出电平状态：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
其中，（
Figure 839745DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 594074DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 331086DEST_PATH_IMAGE008
）表示合成电压矢量，
Figure 792154DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure 221999DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 463624DEST_PATH_IMAGE014
分别表示与合成电压矢量（
Figure 738748DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 319902DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 655068DEST_PATH_IMAGE008
）对应的逆变器各相的输出电平状态；
Figure 383990DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure 400487DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure 898465DEST_PATH_IMAGE014
均为整数，且满足
Figure 670112DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 620750DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022A
为最大输出电平数。
通过上述配置既可以获得与各合成电压矢量对应的输出电平状态，本公开实施例中的合成电压矢量是由三轴的坐标值确定的，即由
Figure 375692DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 728176DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 670724DEST_PATH_IMAGE008
确定，因此，获得的输出电平状态的三个值
Figure 46342DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure 466959DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure 939528DEST_PATH_IMAGE014
可以分别为逆变器三相输出的输出电平状态，其中输出电平状态也同样为整数值。
在确定了逆变器各相的输出电平状态后，可以执行步骤S32获取实现该输出电平状态时所对应的开关切换状态，即各开关的接通或关断状态。由于本公开实施例中的逆变器的各相电路组成相同，因此三个输出电平状态可以分别对应到三相电路中，继而可以控制基于输出电平状态确定对应相中的开关的接通或关断状态。
结合图2示出的逆变器，该逆变器的直流母线部分为三相共用、第一开关单元（包括S1、Snp1、Snp2、S4）、第二开关单元（包括S21、S32）、第三开关单元（包括S22、S33）。通过改变每相桥臂的八个开关器件的开关状态来实现五个电平状态的输出。其中开关的组合及对应输出电平状态可以如表1所示。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE065
上述表格中的对应关系即为本公开实施例的预设对应关系，因此，在确定了每相的输出电平状态之后，可以根据上述预设对应关系确定与之对应的开关的切换状态，其中1表示开关的接通状态，0表示开关的关断状态。其中在对应的开关状态下，逆变器的每一相都可以输出
Figure DEST_PATH_IMAGE067
五个电平状态，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE069
表示直流输入电压。
在确定了实现各合成电压矢量所对应的各相的开关切换状态后还可以确定各合成电压矢量的作用时序，即执行步骤S33。
如上述实施例所述，本公开实施例中，由第一坐标向量确定的三个标准坐标点可以构成一个三角形，该三角形可以为正三角形（顶端在上），也可以为倒三角形（顶端在下），其中可以基于该三角形的形状确定各合成电压矢量的时间。
首先，图7示出根据本公开实施例中三个标准坐标点确定的三角形的结构示意图，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE060A
分别为三个标准坐标点。本公开实施例中确定三角形的形状的方式可以包括：
对第一坐标向量
Figure DEST_PATH_IMAGE072
中的各坐标值向下取整，得到三个整数值
Figure DEST_PATH_IMAGE074
，如果
Figure DEST_PATH_IMAGE076
，则第一坐标向量
Figure DEST_PATH_IMAGE078
的终点落在正三角形内，三个标准坐标点分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE080
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE082
，那么第一坐标向量
Figure DEST_PATH_IMAGE078A
的终点落在倒三角形内，三个标准坐标点分别为:
Figure DEST_PATH_IMAGE085
。
通过上述则可以确定三个标准坐标点构成的三角形的形状，并以此进一步确定三个合成电压矢量的作用时间。
其中，在三个标准坐标点构成的三角形为正三角形时，按照第一规则分别确定三个合成电压矢量的作用时间；以及在所述三个标准坐标点构成的三角形为倒三角形时，按照第二规则分别确定三个合成电压矢量的作用时间。
其中，设三个合成电压矢量的作用时间占空比分别为
Figure 426879DEST_PATH_IMAGE028
,
Figure 352110DEST_PATH_IMAGE030
,
Figure DEST_PATH_IMAGE032A
，第一坐标向量
Figure DEST_PATH_IMAGE078AA
的终点到周围三条边的距离为
Figure DEST_PATH_IMAGE089
,
Figure DEST_PATH_IMAGE091
,
Figure DEST_PATH_IMAGE093
，由此可以得出：
Figure DEST_PATH_IMAGE095
由此，确定为正三角形时用于计算各合成电压矢量作用时间占空比的第一规则的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE024A
以及确定为倒三角形时用于计算各合成电压矢量作用时间占空比的第二规则的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026A
其中，
Figure 285341DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure 346838DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure DEST_PATH_IMAGE032AA
分别为三个合成电压矢量对应的作用时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE034A
是合成电压矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE036AA
的向下取整获得的向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE038A
是合成电压矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE040A
的向下取整获得的向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE042A
是合成电压矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE036AAA
的向下取整获得的向量。
在确定了各电压合成矢量的作用时间之后，还可以进一步确定各合成电压的作用顺序。其中，图8示出根据本公开实施例中确定各合成电压矢量的作用顺序的流程图。
其中，所述基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序包括：
S331：利用第三规则，确定各输出电平状态对应的第一数值；
S332：将最小的第一数值所对应的输出电平状态确定为初始输出电平状态；
S333：基于所述三角形的形状和所述初始输出电平状态，确定各合成电压矢量的作用顺序；
其中，所述第三规则的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE045A
；
其中，
Figure 319605DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure 669814DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure 697813DEST_PATH_IMAGE014
分别为合成电压矢量对应的逆变器各相的输出开关状态，num为第一数值。
其中，如上述实施例所述，在确定了三个合成电压矢量之后，可以确定实现各合成电压矢量时，逆变器的各相的输出电平状态，即
Figure 879396DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure 69069DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure 906575DEST_PATH_IMAGE014
。本公开实施例可以通过第三规则获得对应于每个合成电压矢量的第一数值，即通过第三规则计算合成电压矢量的各相的输出电平状态的第一数值。如在对于合成电压矢量对应的输出电平状态为1,0,0时，则
Figure DEST_PATH_IMAGE107
=100。以此类推，可以获得每个合成电压矢量所对应的第一数值。
在确定了各第一数值后，可以获取其中的最小值，并将该最小值所对应的输出电平状态确定为初始输出电平状态，即确定了三个合成电压矢量中与该初始输出电平状态对应的合成电压矢量为初始合成电压矢量，而后可以基于所述三角形的形状和所述初始合成电压矢量，确定各合成电压矢量的作用顺序。
其中，本发明实施例中，可以基于所述三角形的形状和所述初始输出电平状态，确定各合成电压矢量的作用顺序，其可以包括：
在所述三个标准坐标点构成的三角形为正三角形时，按照三角形顺时针的方向作用所述三个合成电压矢量；
在所述三个标准坐标点构成的三角形为倒三角形时，按照三角形顺时逆时针的方向作用所述三个合成电压矢量。
即，在确定了初始合成电压矢量之后，可以基于三个标准点所对应的三角形确定后续的合成电压矢量。如在三角形为正三角形时，按照三角形顺时针的方向作用所述三个合成电压矢量，在三角形为倒三角形时，按照三角形顺时逆时针的方向作用所述三个合成电压矢量。
如图7所示，在确定的第一数值最小值对应的初始电压合成矢量为PA且三角形为正三角形时，则可以按照PA-PB-PC的顺序合成该三个合成电压矢量。或者在确定的第一数值最小值对应的初始电压合成矢量为PA且三角形为倒三角形时，则可以按照PA-PC-PD的顺序合成该三个合成电压矢量。
通过上述配置即可以确定生成参考电压的三个合成电压矢量的顺序以及各自的时间，从而可以控制逆变器按照上述时间和顺序生成合成电压矢量以生成参考电压。即本公开实施例在步骤S30之后可以根据确定的各开关的开光切换状态以及对应的时序生成参考电压。
综上所述，本公开实施例可以用于根据负载的需求，来实时地确定逆变器各相所需输出的参考电压，从而确定合成该参考电压的三个合成电压矢量，以及生成各合成电压矢量时各相中的开关切换状态以及作用时序等，具有简单方便且控制精度高的特点。本公开实施例实现了逆变器直流侧中点电位以及各相悬浮电容电压的稳定，其中，通过根据合成电压矢量的坐标与开关状态的对应关系确定初始电压作用矢量（初始合成电压矢量）以及三个合成电压矢量的作用顺序，结合参考电压所在三角形区域信息为三个合成电压矢量分配作用时间。
另外，本公开实施例还提供了一种逆变器控制系统，该系统应用上述实施例所述的逆变器控制方法，以通过获取的合成电压矢量及其作用时序来控制逆变器。其中，本公开实施例中的逆变器控制系统应用采用的逆变器控制方法与上述公开实施例相同，在此不进行重复说明。
图9示出根据本公开实施例的逆变器控制系统的框图，其中可以包括：
获取模块100，其配置为确定逆变器需要输出的参考电压；
数据处理模块200，其配置为基于预设的三轴坐标系，获取与所述参考电压对应的三个标准坐标点，所述标准坐标点对应的合成电压矢量用于获得所述参考电压；以及基于该三个标准坐标点所构成的三角形状，分别确定三个合成电压矢量的作用时序以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器中的三相中的各开关的开关切换状态。
在本公开的一些实施例中，所述获取模块还配置为获取负载所需的第一电力，并基于所述第一电力，确定所述逆变器需要输出的参考电压。
在本公开的一些实施例中，所述数据处理模块还配置为基于预设的三轴坐标系，确定所述参考电压的坐标向量；并基于调制系数，将所述坐标向量调节成第一坐标向量，所述第一坐标向量位于所述三轴坐标系下的预设空间区域，所述预设空间区域中可以包括多标准坐标点，各标准坐标点的坐标值由整数构成；以及确定所述预设空间区域内与所述第一坐标向量最近的三个标准坐标点。
在本公开的一些实施例中，所述数据处理模块还配置为基于所述合成电压矢量确定逆变器各相的输出电平状态；以及利用预设对应关系，确定逆变器各相中与所述输出电平状态对应的开关切换状态；并基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序。
在本公开的一些实施例中，所述数据处理模块还配置为利用下式确定与合成电压矢量对应的输出电平状态：
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
其中，（
Figure 407439DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 646790DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 7364DEST_PATH_IMAGE008
）表示合成电压矢量，
Figure 394483DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure 701968DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 592564DEST_PATH_IMAGE014
表示与合成电压矢量（
Figure 389618DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 998454DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 109630DEST_PATH_IMAGE008
）对应的逆变器各相的输出电平状态；
Figure 120311DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure 88267DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure 184399DEST_PATH_IMAGE014
均为整数，且满足
Figure 833686DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 698874DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022AA
为最大输出电平数。
在本公开的一些实施例中，所述数据处理模块还配置为在所述三个标准坐标点构成的三角形为正三角形时，按照第一规则分别确定三个合成电压矢量的作用时间；在所述三个标准坐标点构成的三角形为倒三角形时，按照第二规则分别确定三个合成电压矢量的作用时间。
其中，所述第一规则的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE024AA
以及，所述第二规则的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026AA
其中，
Figure 650781DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure 234209DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure DEST_PATH_IMAGE032AAA
分别为三个合成电压矢量对应的作用时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE034AA
是合成电压矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE036AAAA
的向下取整获得的向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE038AA
是合成电压矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE040AA
的向下取整获得的向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE042AA
是合成电压矢量
Figure DEST_PATH_IMAGE036AAAAA
的向下取整获得的向量。
在一些实施例中，所述数据处理模块还可以利用第三规则，确定各输出电平状态对应的第一数值；将最小的第一数值所对应的输出电平状态确定为初始输出电平状态；基于所述三角形的形状和所述初始输出电平状态，确定各合成电压矢量的作用顺序；
其中，所述第三规则的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE045AA
；
其中，
Figure 169410DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure 92367DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure 402125DEST_PATH_IMAGE014
分别为合成电压矢量对应的逆变器各相的输出开关状态，num为第一数值。
在本公开的一些实施例中，所述数据处理模块还配置为在所述三个标准坐标点构成的三角形为正三角形时，按照三角形顺时针的方向作用所述三个合成电压矢量；
在所述三个标准坐标点构成的三角形为倒三角形时，按照三角形顺时逆时针的方向作用所述三个合成电压矢量。
综上所述，本公开实施例可以用于根据负载的需求，来实时地确定逆变器各相所需输出的参考电压，从而确定合成该参考电压的三个合成电压矢量，以及生成各合成电压矢量时各相中的开关切换状态以及作用时序等，具有简单方便且控制精度高的特点。本公开实施例实现了逆变器直流侧中点电位以及各相悬浮电容电压的稳定，其中，通过根据合成电压矢量的坐标与开关状态的对应关系确定初始电压作用矢量（初始合成电压矢量）以及三个合成电压矢量的作用顺序，结合参考电压所在三角形区域信息为三个合成电压矢量分配作用时间，该方案大大降低了控制算法的运算时间，简单方便且控制精度高。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种逆变器控制方法，其特征在于，该方法用于控制有源中点箝位型五电平逆变器，并包括：
确定逆变器所要输出的参考电压；
基于预设的三轴坐标系，获取与所述参考电压对应的三个标准坐标点，将所述标准坐标点对应的坐标向量确定为合成电压矢量；
基于该三个标准坐标点所构成的三角形状，分别确定三个合成电压矢量的作用时序以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器的三相中的各开关的开关切换状态；
其中，所述基于该三个标准坐标点所构成的三角形状，分别确定三个合成电压矢量的作用时序以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器的三相中的各开关的开关切换状态包括：
基于所述合成电压矢量确定逆变器各相的输出电平状态；
利用预设对应关系，确定逆变器各相中与所述输出电平状态对应的开关切换状态；
基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序；
其中，所述基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序包括：
在所述三个标准坐标点构成的三角形为正三角形时，按照第一规则分别确定三个合成电压矢量的作用时间；
在所述三个标准坐标点构成的三角形为倒三角形时，按照第二规则分别确定三个合成电压矢量的作用时间；
其中，所述第一规则的表达式为：
Figure FDA0002521708600000011
以及，所述第二规则的表达式为：
Figure FDA0002521708600000021
其中，dPA、dPB和dPC分别为三个合成电压矢量对应的作用时间，
Figure FDA0002521708600000022
是合成电压矢量Vrja的向下取整获得的向量，
Figure FDA0002521708600000023
是合成电压矢量Vrjb的向下取整获得的向量，
Figure FDA0002521708600000024
是合成电压矢量Vrjc的向下取整获得的向量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定逆变器各相需要输出的参考电压包括：
获取负载所需的第一电力；
基于所述第一电力，确定所述逆变器需要输出的参考电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设的三轴坐标系，获取与所述参考电压对应的三个标准坐标点包括：
基于预设的三轴坐标系，确定所述参考电压的坐标向量；
基于调制系数，将所述坐标向量调节成第一坐标向量，所述第一坐标向量位于所述三轴坐标系下的预设空间区域，所述预设空间区域中可以包括多标准坐标点，各标准坐标点的坐标值由整数构成；
确定所述预设空间区域内与所述第一坐标向量最近的三个标准坐标点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述合成电压矢量确定与其对应的输出电平状态包括：
利用下式确定与合成电压矢量对应的输出电平状态：
Figure FDA0002521708600000025
其中，(Vsja，Vsjb，Vsjc)表示合成电压矢量，Vsa,Vsb和Vsc表示与合成电压矢量(Vsja，Vsjb，Vsjc)对应的逆变器各相的输出电平状态；Vsa，Vsc，Vsc均为整数，且满足0≤Vsa≤n-1，0≤Vsb≤n-1，0≤Vsc≤n-1，n为最大输出电平数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序包括：
利用第三规则，确定各输出电平状态对应的第一数值；
将最小的第一数值所对应的输出电平状态确定为初始输出电平状态；
基于所述三角形的形状和所述初始输出电平状态，确定各合成电压矢量的作用顺序；
其中，所述第三规则的表达式为：
num＝Vsa×100+Vsb×10+Vsc；
其中，Vsa,Vsb,Vsc分别为合成电压矢量对应的逆变器各相的输出开关状态，num为第一数值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述三角形的形状和所述初始输出电平状态，确定各作用顺序包括：
在所述三个标准坐标点构成的三角形为正三角形时，按照三角形顺时针的方向作用所述三个合成电压矢量；
在所述三个标准坐标点构成的三角形为倒三角形时，按照三角形顺时逆时针的方向作用所述三个合成电压矢量。
7.一种逆变器控制系统，其特征在于，包括：
获取模块，其配置为确定逆变器需要输出的参考电压；
数据处理模块，其配置为基于预设的三轴坐标系，获取与所述参考电压对应的三个标准坐标点，所述标准坐标点对应的合成电压矢量用于获得所述参考电压；以及基于该三个标准坐标点所构成的三角形状，分别确定三个合成电压矢量的作用时序以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器中的三相中的各开关的开关切换状态；
其中，所述基于该三个标准坐标点所构成的三角形状，分别确定三个合成电压矢量的作用时序以及生成所述合成电压矢量时所述逆变器的三相中的各开关的开关切换状态包括：
基于所述合成电压矢量确定逆变器各相的输出电平状态；
利用预设对应关系，确定逆变器各相中与所述输出电平状态对应的开关切换状态；
基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序；
其中，所述基于所述三个标准坐标点所构成的三角形的形状，确定各所述合成电压矢量的作用时间和作用顺序包括：
在所述三个标准坐标点构成的三角形为正三角形时，按照第一规则分别确定三个合成电压矢量的作用时间；
在所述三个标准坐标点构成的三角形为倒三角形时，按照第二规则分别确定三个合成电压矢量的作用时间；
其中，所述第一规则的表达式为：
Figure FDA0002521708600000041
以及，所述第二规则的表达式为：
Figure FDA0002521708600000042
其中，dPA、dPB和dPC分别为三个合成电压矢量对应的作用时间，
Figure FDA0002521708600000043
是合成电压矢量Vrja的向下取整获得的向量，
Figure FDA0002521708600000044
是合成电压矢量Vrjb的向下取整获得的向量，
Figure FDA0002521708600000045
是合成电压矢量Vrjc的向下取整获得的向量。
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