CN109660140B - 一种三电平载波调制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三电平载波调制方法，涉及电子电力领域。所述三电平载波调制方法包括：根据三项归一化公式求得SPWM调制波信号的三相电压分量，并得出所述三相电压分量在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值；调整冗余相同矢量占空比，使逆变器达到中点电位平衡，并得出使逆变器达到中点电位平衡的平衡占空比；根据所述三相电压分量中的最小值、中间值与最大值与所述平衡占空比，求得零序分量；根据所述三相电压分量与所述零序分量，求得与SVM调制策略等效的三相等效调制波，再根据SPWM载波调制原理，得出所述逆变器各开关管的开关状态，输出目标调制波。本发明所提出的三电平载波调制方法能够降低调制策略复杂度并保证中点电位平衡。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子领域，特别是指一种三电平载波调制方法与装置。
背景技术
三电平中点钳位(NPC)逆变器相较于传统两电平逆变器具有输出谐波分量低、输出共模电压小、器件耐压需求降低等优势而被广泛应用于中高压变频驱动系统。然而NPC逆变器因其自身结构存在调制策略复杂和中点电位波动的问题。
三电平空间矢量调制(SVM)和三电平正弦波脉宽调制(SPWM)是现有的应用最为广泛的两种调制策略。这两种调制策略基于完全不同的出发点，SPWM调制策略的直流侧电压利用率较低，SVM调制策略的电压利用率虽然相较SPWM调制策略高，但SWM调制策略的硬件电路实现复杂。二者存在内在联系，现有的研究对SVM调制策略与SPWM调制策略间的内在联系进行了研究，并推导出了使SPWM和SVM等效的零序分量注入公式，但所述零序分量注入公式基于十分复杂的扇区和三角形划分，并且在复平面内也没有统一的表达式。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种能够降低调制策略复杂度并保证中点电位平衡的与SVM调制策略等效的基于SPWM调制策略的三电平载波调制方法与装置。
基于上述目的，本发明提供了一种三电平载波调制方法，包括：
根据SPWM调制策略的三项归一化公式求得SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc，并得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax；
调整冗余相同矢量占空比k，使逆变器达到中点电位平衡，将所述使逆变器达到中点电位平衡的冗余相同矢量占空比记为平衡占空比k0，所述冗余相同矢量为SVM调制策略中对负载等效，对中点电位影响相反的一对相同矢量；
根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax与所述平衡占空比k0，求得零序分量Uz；
根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc与所述零序分量Uz，求得与SVM调制策略等效的三相等效调制波，再根据SPWM载波调制原理，得出所述逆变器各开关管的开关状态，输出目标调制波。
可选的，所述根据SPWM调制策略的三项归一化公式求得SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc，并得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax包括：
根据所述三项归一化公式求得所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc；
所述三相归一化公式为：
其中，θ为所述SPWM调制波信号的参考电压相位角，m为调制比，m∈(0,1)，所述调制比m可由公式
求得，其中|Vref|表示所述SPWM调制波信号的参考电压幅值，Udc表示直流母线电压；
得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值，所述最小值、中间值与最大值分别为vmin,vmid,vmax。
可选的，所述根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax与所述平衡占空比k0，求得零序分量Uz包括：
根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax间的逻辑关系选取所述零序分量Uz的表达式；
根据选取的所述零序分量Uz的表达式求得所述零序分量Uz。
可选的，所述根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax间的逻辑关系选取所述零序分量Uz的表达式为：
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax满足：
vmid<0且(vmax-vmin)<1
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(2k0-1)vmax+k0vmin；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax满足：
vmid>0且(vmax-vmin)<1
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(1-k0)vmax+(1-2k0)vmin；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax满足：
vmid<0且(vmax-vmin)>1且(1-vmax)>-vmid
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(2k0-1)vmin+k0vmax+k0-1；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax满足：
vmid>0且(vmax-vmin)>1且(1+vmin)>vmid
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(1-k0)vmin+(1-2k0)vmax+k0；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax满足其他逻辑关系时，所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(k0-1)vmin-k0vmax+2k0-1。
可选的，所述根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc与所述零序分量Uz，求得与SVM调制策略等效的三相等效调制波，再根据SPWM载波调制原理，得出所述逆变器各开关管的开关状态，输出目标调制波包括：
根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc与所述零序分量Uz，求得所述三相等效调制波；
所述三相等效调制波可以表示为：
其中，Ua，Ub，Uc分别表示所述三相等效调制波的三相电压分量；
根据SPWM载波调制原理，得出所述三相等效调制波中各相电压分量相对应的输出电平期望波形；
根据所述输出电平期望波形，得出所述逆变器各开关管的开关状态，从而输出目标调制波。
可选的，所述根据SPWM载波调制原理，得出所述三相等效调制波中各相电压分量所对应相的输出电平期望波形为：
将所述三相等效调制波中每一相电压分量都与上下两同向的三角载波进行比较，当所述电压分量大于所述上三角载波时，所对应相的输出电平为高电平，当所述电压分量小于所述下三角载波时，所对应相的输出电平为低电平，当所述电压分量处于所述上下三角载波之间是，所对应相的输出电平为中电平，由此得到所述三相等效调制波的各相电压分量所对应相的输出电平期望波形。
可选的，所述根据所述输出电平期望波形，得出所述逆变器各开关管的开关状态，从而输出目标调制波为：
根据所述输出电平期望波形，按照逆变器输出电平与导通器件关系，可以得出所述逆变器中各相对应开关管的开关状态；
当输出电平为低电平时，联结下母线n，相对应的开关管中第三开关管与第四开关管导通；当输出电平为中电平时，联结中点o，相对应的开关管中第二开关管与第三开关管导通；当输出电平为低电平时，联结上母线p，相对应的开关管中第一开关管与第二开关管导通；
根据所述逆变器中各相对应开关管的开关状态控制逆变器，从而输出目标调制波。
本发明还提供了一种三电平载波调制方装置，包括：
分量计算模块，用于根据SPWM调制策略的三项归一化公式求得SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc，并得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax；
中点电位平衡模块，用于调整冗余相同矢量占空比k，使逆变器达到中点电位平衡，将所述使逆变器达到中点电位平衡的冗余相同矢量占空比记为平衡占空比k0，所述冗余相同矢量为SVM调制策略中对负载等效，对中点电位影响相反的一对相同矢量；
零序分量模块，用于根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax与所述平衡占空比k0，求得零序分量Uz；
开关状态模块，用于根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc与所述零序分量Uz，求得与SVM调制策略等效的三相等效调制波，再根据SPWM载波调制原理，得出所述逆变器各开关管的开关状态，输出目标调制波。
从上面所述可以看出，本发明提供的三电平载波调制方法与装置通过求出与SVM等效的基于SPWM的零序分量，使得SVM调制策略与SPWM调制策略相统一，从而降低了三电平中点钳位逆变器的调制策略复杂度，并且所述三点平载波调制方法能够保证中点电位平衡。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为NPC逆变器电路拓扑图；
图2为SVM调制策略的电压矢量扇区图；
图3为SVM调制策略的电压矢量扇区图中扇区1示意图；
图4为本发明实施例所提供的三电平载波调制方法示意图；
图5为SPWM调制波信号波形图与扇区关系图；
图6为本发明实施例所提供的三电平载波调制方法中求零序分量的方法示意图；
图7为本发明实施例所提供的三电平载波调制方法中求三相等效调制波并得出逆变器各开关管开关状态的方法示意图；
图8为SPWM调制策略原理图；
图9为采用本发明实施例所提供的三电平载波调制方法的仿真波形图；
图10为异步电机转速为600rpm时空载条件下的实验稳态波形图；
图11为异步电机转速为1200rpm时空载条件下的实验稳态波形图；
图12为本发明的实施例所提供的三电平载波调制装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
如图1所示，为NPC逆变器电路拓扑图。所述NPC逆变器电路拓扑中每相由四个开关管组成，所述四个开关管分别为Sx1～Sx4，其中x取值为a,b,c，分别代表a,b,c三相。所述NPC逆变器电路中上母线p，下母线n之间的中位o的电位会随着逆变器运行而上下波动，这是NPC逆变器的固有问题。
所述NPC逆变器的各相输出电平、所联结母线和开关管导通状态间的关系如下表：
表1 NPC逆变器输出电平、联结母线和开关管导通状态关系表
其中，“0”表示输出电平为低电平，“1”表示输出电平为中电平，“2”表示输出电平为高电平。
如图2所示，为SVM调制策略的电压矢量扇区图。图中共有27个开关状态，其中有19个不同的基本电压矢量。每个开关状态用三位数表示，每位数对应表示三相电压分量中对应相的输出电平。逆变器运行时，参考电压矢量Vref会在如图2电压矢量扇区图所示的复平面中旋转，当所述参考电压矢量Vref指向开关状态“200”所示的位置时，表示所述电压参考矢量Vref由三相矢量合成，其中a相分量对应的输出电平为高电平，b、c相分量对应输出电平为低电平。
本发明的一个方面，提供了一种三电平载波调制方法。
如图3所示，为SVM调制策略的电压矢量扇区图中扇区1示意图。以如图所示扇区1为例，当所述参考电压矢量落在扇区1中区域VI时，所述参考电压矢量可以由所述区域VI的三个顶点处开关状态对应的三个矢量合成。其中开关状态“110”，“221”对应的矢量为一对冗余相同矢量，所述一对冗余相同矢量对负载完全等效，当时对中点电位的影响相反。通过调节开关状态“110”，“221”对应的一对冗余相同矢量的占空比k，即可调节中点电位平衡。
如图4所示，本发明的一些可选实施例所提供的三电平载波调制方法包括：
S1：根据SPWM调制策略的三项归一化公式求得SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc，并得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax；
S2：调整冗余相同矢量占空比k，使逆变器达到中点电位平衡，将所述使逆变器达到中点电位平衡的冗余相同矢量占空比记为平衡占空比k0，所述冗余相同矢量为SVM调制策略中对负载等效，对中点电位影响相反的一对相同矢量；
S3：根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax与所述平衡占空比k0，求得零序分量Uz；
S4：根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc与所述零序分量Uz，求得与SVM调制策略等效的三相等效调制波，再根据SPWM载波调制原理，得出所述逆变器各开关管的开关状态，输出目标调制波。
如图5所示，在本发明的一些可选实施例所提供的三电平载波调制方法中，所述根据SPWM调制策略的三项归一化公式求得SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc，并得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax包括：
根据所述三项归一化公式求得所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc；
所述三相归一化公式为：
其中，θ为所述SPWM调制波信号的参考电压相位角，m为调制比，m∈(0,1)，所述调制比m可由公式
求得，其中|Vref|表示所述SPWM调制波信号的参考电压幅值，Udc表示直流母线电压；
结合图5所示的所述SPWM调制波信号波形图与扇区关系图，能够得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值，所述最小值、中间值与最大值分别为vmin,vmid,vmax。图中每两个相邻虚线间的相位角角度范围与适量扇区图中扇区一一对应。例如相位角处于π/2与5π/6之间时，对应扇区1，在扇区1中所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc中va为最大值，vb为中间值，vc为最小值；相位角处于5π/6与7π/6之间时，对应扇区2，在扇区2中所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc中vb为最大值，va为中间值，vc为最小值。
如图6所示，在本发明的一些可选实施例所提供的三电平载波调制方法中，所述根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax与所述平衡占空比k0，求得零序分量Uz包括：
S31：根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax间的逻辑关系选取所述零序分量Uz的表达式；
S32：根据选取的所述零序分量Uz的表达式求得所述零序分量Uz。
在本发明的一些可选实施例所提供的三电平载波调制方法中，所述根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax间的逻辑关系选取所述零序分量Uz的表达式为：
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax满足：
vmid<0且(vmax-vmin)<1
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(2k0-1)vmax+k0vmin；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax满足：
vmid>0且(vmax-vmin)<1
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(1-k0)vmax+(1-2k0)vmin；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax满足：
vmid<0且(vmax-vmin)>1且(1-vmax)>-vmid
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(2k0-1)vmin+k0vmax+k0-1；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax满足：
vmid>0且(vmax-vmin)>1且(1+vmin)>vmid
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(1-k0)vmin+(1-2k0)vmax+k0；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax满足其他逻辑关系时，所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(k0-1)vmin-k0vmax+2k0-1。
如图7所示，在本发明的一些可选实施例所提供的三电平载波调制方法中，所述根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc与所述零序分量Uz，求得与SVM调制策略等效的三相等效调制波，再根据SPWM载波调制原理，得出所述逆变器各开关管的开关状态，输出目标调制波包括：
S41：根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc与所述零序分量Uz，求得所述三相等效调制波；
所述三相等效调制波可以表示为：
其中，Ua，Ub，Uc分别表示所述三相等效调制波的三相电压分量；
S42：根据SPWM载波调制原理，得出所述三相等效调制波中各相电压分量相对应的输出电平期望波形；
S43：根据所述输出电平期望波形，得出所述逆变器各开关管的开关状态，从而输出目标调制波。
如图8所示，在本发明的一些可选实施例所提供的三电平载波调制方法中，所述根据SPWM载波调制原理，得出所述三相等效调制波中各相电压分量相对应的输出电平期望波形为：
如图8所示的SPWM调制策略原理图，将所述三相等效调制波中每一相电压分量与上下两同向的三角载波进行比较，当所述电压分量大于上三角载波时，所对应相的输出电平为高电平；当所述电压分量小于下三角载波时，所对应相的输出电平为低电平；当所述电压分量处于上下两三角载波间时，所对应相的输出电平为中电平。由此可以得到所述三相等效调制波的各相电压分量所对应相的输出电平期望波形。
在本发明的一些可选实施例所提供的三电平载波调制方法中，所述，所述根据所述输出电平期望波形，得出所述逆变器各开关管的开关状态，从而输出目标调制波为：
结合NPC逆变器输出电平、联结母线和开关管导通状态关系表，根据所述输出电平期望波形，按照逆变器输出电平与导通器件关系，可以得出所述逆变器中各相对应开关管的开关状态；
当输出电平为低电平时，联结下母线n，相对应的开关管中第三开关管与第四开关管导通；当输出电平为中电平时，联结中点o，相对应的开关管中第二开关管与第三开关管导通；当输出电平为低电平时，联结上母线p，相对应的开关管中第一开关管与第二开关管导通。
根据所述逆变器中各相对应开关管的开关状态控制逆变器，从而输出目标调制波。
如图9所示，为仿真波形图。所述仿真波形图中从上到下依次为a相电流ia、线电压uab和上下母线电容电压差值Δumid。在0.1s时，逆变器中点突加10V的电压偏差，可以看到，中点电位在所述调制方法的作用下很快恢复平衡，整个过程耗时约0.4s。
如图10、11所示，分别为异步电机转速为600rpm和1200rpm时，空载条件下的实验稳态波形图。所述实验稳态波形图中从上到下依次为a相电流ia、线电压uab和上下母线电容电压差值Δumid。电流波形正弦且对称，线电压波形与仿真结果波形相似，逆变器中点电位在不同转速条件下均保持在平衡位置，波动幅度很小。
通过仿真波形和实验波形可以看出，本发明所提出的三电平载波调制方法可以实现SPWM调制策略与SVM调制策略的等效，并且能够控制中点电位平衡。
在另一方面，本发明还提供了一种三电平载波调制装置。
如图12所示，本发明的一些可选实施例所提供的三电平载波调制装置包括：
分量计算模块801，用于根据SPWM调制策略的三项归一化公式求得SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc，并得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax；
中点电位平衡模块802，用于调整冗余相同矢量占空比k，使逆变器达到中点电位平衡，将所述使逆变器达到中点电位平衡的冗余相同矢量占空比记为平衡占空比k0，所述冗余相同矢量为SVM调制策略中对负载等效，对中点电位影响相反的一对相同矢量；
零序分量模块803，用于根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin,vmid,vmax与所述平衡占空比k0，求得零序分量Uz；
开关状态模块804，用于根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va,vb,vc与所述零序分量Uz，求得与SVM调制策略等效的三相等效调制波，再根据SPWM载波调制原理，得出所述逆变器各开关管的开关状态，输出目标调制波。
从上面所述可以看出，本发明提出的三电平载波调制方法与装置，给出了使SPWM调制策略与SVM调制策略等效的零序分量判定与计算公式，所述公式仅包含调制波各相分量的大小与逻辑关系，而无需三角函数等复杂运算。相对于传统的调制策略，本发明提出的三电平载波调制方法，无需进行复杂的扇区判断与三角形划分，给出了在整个复平面内的分段函数形式的零序分量计算公式。同时，本发明提出的三电平载波调制方法能够保证逆变器在工作过程中中点电位平衡。
上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种三电平载波调制方法，其特征在于，包括：
根据SPWM调制策略的三项归一化公式求得SPWM调制波信号的三相电压分量va，vb，vc，并得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax；
调整冗余相同矢量占空比k，使逆变器达到中点电位平衡，将所述使逆变器达到中点电位平衡的冗余相同矢量占空比记为平衡占空比k0，所述冗余相同矢量为SVM调制策略中对负载等效、对中点电位影响相反的一对相同矢量；
根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax与所述平衡占空比k0，求得零序分量Uz：
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax满足：
vmid＜0且(vmax-vmin)＜1
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(2k0-1)vmax+k0vmin；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax满足：
vmid＞0且(vmax-vmin)＜1
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(1-k0)vmax+(1-2k0)vmin；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax满足：
vmid＜0且(vmax-vmin)＞1且(1-vmax)＞-vmid
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(2k0-1)vmin+k0vmax+k0-1；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax满足：
vmid＞0且(vmax-vmin)＞1且(1+vmin)＞vmid
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(1-k0)vmin+(1-2k0)vmax+k0；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax满足其他逻辑关系时，所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(k0-1)vmin-k0vmax+2k0-1；
根据选取的所述零序分量Uz的表达式求得所述零序分量Uz；
根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va，vb，vc与所述零序分量Uz，求得与SVM调制策略等效的三相等效调制波，再根据SPWM载波调制原理，得出所述逆变器各开关管的开关状态，输出目标调制波。
2.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述根据SPWM调制策略的三项归一化公式求得SPWM调制波信号的三相电压分量va，vb，vc，并得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax包括：
根据所述三项归一化公式求得所述SPWM调制波信号的三相电压分量va，vb，vc；
所述三相归一化公式为：
其中，θ为所述SPWM调制波信号的参考电压相位角，m为调制比，m∈(0，1)，所述调制比m可由公式
求得，其中|Vref|表示所述SPWM调制波信号的参考电压幅值，Udc表示直流母线电压；
得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量va，vb，vc在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值，所述最小值、中间值与最大值分别为vmin，vmid，vmax。
3.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va，vb，vc与所述零序分量Uz，求得与SVM调制策略等效的三相等效调制波，再根据SPWM载波调制原理，得出所述逆变器各开关管的开关状态，输出目标调制波包括：
根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va，vb，vc与所述零序分量Uz，求得所述三相等效调制波；
所述三相等效调制波可以表示为：
其中，Ua，Ub，Uc分别表示所述三相等效调制波的三相电压分量；
根据SPWM载波调制原理，得出所述三相等效调制波中各相电压分量相对应的输出电平期望波形；
根据所述输出电平期望波形，得出所述逆变器各开关管的开关状态，从而输出目标调制波。
4.根据权利要求3所述的调制方法，其特征在于，所述根据SPWM载波调制原理，得出所述三相等效调制波中各相电压分量所对应相的输出电平期望波形为：
将所述三相等效调制波中每一相电压分量都与上下两同向的三角载波进行比较，当所述电压分量大于所述上三角载波时，所对应相的输出电平为高电平，当所述电压分量小于所述下三角载波时，所对应相的输出电平为低电平，当所述电压分量处于所述上下三角载波之间时，所对应相的输出电平为中电平，由此得到所述三相等效调制波各相电压分量所对应项的输出电平期望波形。
5.根据权利要求3所述的调制方法，其特征在于，所述根据所述输出电平期望波形，得出所述逆变器各开关管的开关状态，从而输出目标调制波为：
根据所述输出电平期望波形，按照逆变器输出电平与导通器件关系，可以得出所述逆变器中各相对应开关管的开关状态；
当输出电平为低电平时，联结下母线n，相对应的开关管中第三开关管与第四开关管导通；当输出电平为中电平时，联结中点o，相对应的开关管中第二开关管与第三开关管导通；当输出电平为低电平时，联结上母线p，相对应的开关管中第一开关管与第二开关管导通；
根据所述逆变器中各相对应开关管的开关状态控制逆变器，从而输出目标调制波。
6.一种三电平载波调制装置，其特征在于，包括：
分量计算模块，用于根据SPWM调制策略的三项归一化公式求得SPWM调制波信号的三相电压分量va，vb，vc，并得出所述SPWM调制波信号的三相电压分量在不同矢量扇区中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax；
中点电位平衡模块，调整冗余相同矢量占空比k，使逆变器达到中点电位平衡，将所述使逆变器达到中点电位平衡的冗余相同矢量占空比记为平衡占空比k0，所述冗余相同矢量为SVM调制策略中对负载等效、对中点电位影响相反的一对相同矢量；
零序分量模块，用于根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax与所述平衡占空比k0，求得零序分量Uz：
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax满足：
vmid＜0且(vmax-vmin)＜1
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(2k0-1)vmax+k0vmin；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax满足：
vmid＞0且(vmax-vmin)＜1
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(1-k0)vmax+(1-2k0)vmin；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax满足：
vmid＜0且(vmax-vmin)＞1且(1-vmax)＞-vmid
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(2k0-1)vmin+k0vmax+k0-1；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax满足：
vmid＞0且(vmax-vmin)＞1且(1+vmin)＞vmid
所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(1-k0)vmin+(1-2k0)vmax+k0；
当所述SPWM调制波信号的三相电压分量中的最小值、中间值与最大值vmin，vmid，vmax满足其他逻辑关系时，所述零序分量Uz的表达式为：
Uz＝(k0-1)vmin-k0vmax+2k0-1；
根据选取的所述零序分量Uz的表达式求得所述零序分量Uz；
开关状态模块，用于根据所述SPWM调制波信号的三相电压分量va，vb，vc与所述零序分量Uz，求得与SVM调制策略等效的三相等效调制波，再根据SPWM载波调制原理，得出所述逆变器各开关管的开关状态，输出目标调制波。
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