CN110247567B - 一种三电平变流器低共模电压控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三电平变流器低共模电压控制方法及系统，该方法包括以下步骤：绘制空间矢量图，将空间矢量图划分为多个扇区，根据三相参考电压之间的大小关系，判断扇区编号；从参考电压矢量所在的扇区中选取多个基本电压矢量，构建多种开关序列；计算每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间和输出电流纹波斜率；同步修改每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间，得到每个开关序列中修改后各基本电压矢量的作用时间；结合每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率与修改后作用时间，确定使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间；利用确定的开关序列与最优调节时间控制三电平变流器。

Description

一种三电平变流器低共模电压控制方法及系统

技术领域

本公开涉及变流器控制技术领域，具体涉及一种基于最优输出电流纹波的三电平变流器低共模电压控制方法及系统。

背景技术

与两电平变流器相比，三电平变流器使器件承受较小的开关应力，并且能显著改善输出波形。在典型的三电平变流器拓扑结构中，二极管钳位型三电平变流器、T型三电平变流器在新能源发电、电能质量治理等方面得到了广泛的应用。但是，变流器在工作时会不可避免地伴随较大幅值的共模电压，共模电压会在电机驱动系统中对电机轴承产生过电压，极大损害电机；同时高频变化的共模电压会产生极大的电磁干扰、引发漏电流，极大地威胁公共财产安全。

十三矢量调制策略作为典型的变流器调制策略，具有低共模电压、高直流电压利用率及中点电位自平衡的优点；作为十三矢量调制策略的改进方法，十九矢量调制方法则具有主动的中点电位平衡能力而得到更为广泛的应用。发明人在研发过程中发现，以上调制方法只使用部分空间矢量对参考电压矢量进行调制，较传统空间矢量调制方法而言，输出电流波形纹波极大，使得系统损耗增加，器件使用寿命降低。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种基于最优输出电流纹波的三电平变流器低共模电压控制方法及系统，该方法采用三电平空间矢量调制方法中的十九矢量来合成参考电压矢量，并求解各个基本矢量最优纹波时的作用时间，使得变流器共模电压降为直流母线电压的六分之一，在具有中点电位主动可控能力的同时显著提高输出电流的电能质量。

本公开一方面提供的一种三电平变流器低共模电压控制方法的技术方案是：

一种三电平变流器低共模电压控制方法，该方法包括以下步骤：

绘制空间矢量图，将空间矢量图划分为多个扇区，根据三相参考电压之间的大小关系，判断扇区编号；

从参考电压矢量所在的扇区中选取多个基本电压矢量，构建多种开关序列；

计算每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间和输出电流纹波斜率；

同步修改每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间，得到每个开关序列中修改后各基本电压矢量的作用时间；

结合每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率与修改后作用时间，确定使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间；

利用确定的开关序列与最优调节时间控制三电平变流器。

本公开另一方面提供的三电平变流器低共模电压控制系统的技术方案是：

一种三电平变流器低共模电压控制系统，该系统包括：

扇区编号判断模块，用于绘制空间矢量图，将空间矢量图划分为多个扇区，根据三相参考电压之间的大小关系，判断所在扇区编号；

开关序列设计模块，用于从参考电压矢量所在的扇区中选取多个基本电压矢量，构建多种开关序列；

作用时间计算模块，用于计算每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间；

电流纹波斜率计算模块，用于计算每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率；

作用时间修改模块，用于同步修改每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间，得到每个开关序列中修改后各基本电压矢量的作用时间；

开关序列确定模块，用于结合每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率与修改后作用时间，确定使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间；

控制模块，用于利用确定的开关序列与最优调节时间控制三电平变流器。

本公开另一方面提供的一种计算机可读存储介质的技术方案是：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的三电平变流器低共模电压控制方法中的步骤。

本公开另一方面提供的一种计算机设备的技术方案是：

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的三电平变流器低共模电压控制方法中的步骤。

通过上述技术方案，本公开的有益效果是：

(1)本公开可以将三电平变流器的共模电压幅值限制在直流侧电压的六分之一以内；与传统空间矢量调制方法相比，共模电压幅值降为原来的一半。

(2)本公开与传统十三矢量与十九矢量调制方法相比，可以显著减小输出电流纹波，极大提升电流质量，降低电流纹波带来的开关损耗。

(3)本公开与传统十三矢量调制方法相比，可以主动的调节变流器中点电位电压，实用性强。

(4)本公开可以降低电流纹波，从而降低对滤波电感需求，降低系统成本，降低系统体积。

(5)本公开有效降低了系统的电磁干扰。

(6)本公开可以降低共模电压对电机绕组的不利影响。

(7)本公开可以降低漏电流的不利影响。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。

图1(a)为实施例一中极管钳位型三电平变流器的拓扑结构图；

图1(b)为实施例一中T型三电平变流器的拓扑结构图；

图2为实施例一三电平变流器低共模电压控制方法的流程图；

图3为实施例一空间矢量图及扇区划分示意图；

图4(a)、4(b)和4(c)为实施例一消除纹波效果示意图；

图5(a)和5(b)为实施例一输出电流效果示意图；

图6为实施例一输出电流THD效果示意图；

图7为实施例一变流器直流侧中点电位平衡示意图；

图8(a)、8(b)和8(c)为实施例一输出电流，相电压，共模电压示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

本实施例提供了一种基于最优输出电流纹波的三电平变流器低共模电压控制方法，该方法采用三电平空间矢量调制方法中的十九矢量来合成参考电压矢量，并求解各个基本矢量最优纹波时的作用时间，使得变流器共模电压降为直流母线电压的六分之一，在具有中点电位主动可控能力的同时显著提高输出电流的电能质量。

典型的三电平变流器的拓扑结构如图1(a)和图1(b)所示，其中图1(a)是极管钳位型三电平变流器，(b)是T型三电平变流器；该拓扑以三相三电平为特点，每相桥臂包括四个功率开关管(绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或其他形式的晶体管)，其直流侧包括两个串联连接的滤波电容，两个滤波电容的中间形成一个中性点。

三电平变流器每相桥臂有三种工作状态P、O和N，以直流侧两个滤波电容的中性点为参考点，P状态时桥臂输出电压为输出直流电压值的二分之一，O状态时桥臂输出电压为零，N状态时桥臂输出电压为输出直流电压值的负二分之一。

本实施例针对典型三电平变流器，适用于光伏、风电、轨道交通、电能质量治理设备等场景。本实施例提出的三电平变流器低共模电压控制方法包括以下步骤：

S101，扇区判断：根据三相参考电压间的大小关系，判断扇区编号。

S102，开关序列设计：从参考电压矢量所在的扇区选取矢量，组成开关序列。

S103，基本矢量作用时间计算：根据设计的开关序列与伏秒平衡原则，计算每个开关序列下各个基本矢量的作用时间。

S104，基本矢量电流纹波斜率计算：根据戴维南等效原理，计算每个开关序列下各个基本矢量的纹波斜率。

S105，计算带时间修改量的基本矢量作用时间：修改小矢量的作用时间，并以其时间修改量t_z为变量，依据伏秒平衡原理同步修改其他矢量的作用时间。

S106，选择开关序列并确定基本矢量作用时间：结合矢量的电流纹波斜率与修改后的基础矢量作用时间，以t_z为变量，建立三相输出电流纹波的纹波有效值函数，并通过比较函数的极值与直流侧中点电位电压值，确定最终的开关序列与矢量作用时间。

为了使本领域的技术人员更好地了解本申请的技术方案，下面列举一个更为详细的实施例，本实施例提供一种三电平变流器低共模电压控制方法。

请参阅附图2，所述三电平变流器低共模电压控制方法包括以下步骤：

S201，根据三相参考电压间的大小关系，判断参考电压矢量所在扇区编号。

具体地，根据a，b，c三相参考电压矢量v_a，v_b，v_c之间的大小关系，判断其所在扇区编号S。

图3为本实施例的空间矢量图及扇区划分，扇区判断结果如下：

当v_a>0>v_b>v_c，S＝1；当v_a>v_b>0>v_c，S＝2；

当v_b>v_a>0>v_c，S＝3；当v_b>0>v_a>v_c，S＝4；

当v_b>0>v_c>v_a，S＝5；当v_b>v_c>0>v_a，S＝6；

当v_c>v_b>0>v_a，S＝7；当v_c>0>v_b>v_a，S＝8；

当v_c>0>v_a>v_b，S＝9；当v_c>v_a>0>v_b，S＝10；

当v_a>v_c>0>v_b，S＝11；当v_a>0>v_c>v_b，S＝12。

S202，从参考电压矢量所在的扇区中选取多个不同的基本电压矢量，组成多种开关序列。

具体地，从参考电压矢量所在的扇区选取中电压矢量、零电压矢量、可能用到的P型与N型小电压矢量以及可能用到的两个大电压矢量，根据开关次数最少且开关序列对称的原则，以一个大电压矢量、一个中电压矢量、一个小电压矢量、一个零电压矢量组成的多种基本电压矢量合成多种开关序列，同一时刻可能产生的开关序列共4种。

采用图3所示的十九个矢量作为本实施例采用的基本电压矢量。其中P型小电压矢量为[POO]，[OPO]，[OOP]；N型小电压矢量为[NOO]，[ONO]，[OON]。

以[P_max，P_mid，P_min]作为某一时刻的开关状态，其中P_max为三相参考电压中最大电压所对应的一相桥臂的瞬时开关状态，P_mid为三相参考电压第二大电压所对应的一相桥臂的瞬时开关状态，P_min为三相参考电压中最小电压所对应的一相桥臂的瞬时开关状态；由此[P_max，P_mid，P_min]可以代表图3中的所有基本矢量。

因此，根据小电压矢量为P型或N型可以得到4种七段式开关序列，如下所示：

①[O，O，O]-[P，O，O]-[P，O，N]-[P，N，N]-[P，O，N]-[P，O，O]-[O，O，O]；

②[O，O，O]-[P，O，O]-[P，O，N]-[P，P，N]-[P，O，N]-[P，O，O]-[O，O，O]；

③[O，O，O]-[O，O，N]-[P，O，N]-[P，N，N]-[P，O，N]-[O，O，N]-[O，O，O]；

④[O，O，O]-[O，O，N]-[P，O，N]-[P，P，N]-[P，O，N]-[O，O，N]-[O，O，O]。

S203，根据伏秒平衡原则，计算每个开关序列中各个基本矢量的作用时间。

具体地，对于上述步骤202得到的四种开关序列，采用伏秒平衡原理计算七段式开关序列中各个基本矢量作用时间。基本矢量包括参考矢量、零矢量、小矢量和中矢量，其具体计算过程如下：

V_refT＝2V₀T₀+2V_sT_s+2V_mT_m+2V_lT_l

T＝T₀+T_s+T_m+T_l

其中，V_ref代表参考电压矢量，V₀代表零电压矢量，V_s代表小电压矢量，V_m代表中电压矢量，V_l代表大电压矢量；T为开关周期，T₀为零电压矢量作用时间的一半，T_s为小电压矢量作用时间的一半，T_m为中电压矢量作用时间的一半，T_l为大电压矢量作用时间的一半。

对于上述步骤202得到的四种开关序列，可以将基本电压矢量作用时间化简如表1所示。

表1四种开关序列的基本电压矢量作用时间

其中，m_a＝2v_a/U_dc，m_b＝2v_b/U_dc，m_c＝2v_c/U_dc，U_dc为直流侧母线电压值；m_max为m_a，m_b，m_c中的最大值，m_mid为m_a，m_b，m_c中的第二大值，m_min为m_a，m_b，m_c中的最小值。

S204，根据戴维南等效原理，计算每个开关序列中各个基本电压矢量对应的输出电流纹波斜率。

具体地，本实施例根据戴维南等效原理，计算步骤202得到的四个开关序列中各个基本电压矢量对应的输出电流纹波斜率如表2所示。

表2四个开关序列中各个基本电压矢量对应的输出电流纹波斜率

其中，k_max0，k_maxs，k_maxm，k_maxl分别代表三相参考电压中最大电压所对应的一相桥臂在所选零电压矢量、小电压矢量、中电压矢量、大电压矢量时对应的输出电流纹波斜率。k_mid0，k_mids，k_midm，k_midl分别代表三相参考电压中第二大电压所对应的一相桥臂在所选零电压矢量、小电压矢量、中电压矢量、大电压矢量时对应的输出电流纹波斜率；k_min0，k_mins，k_minm，k_minl，分别代表三相参考电压中最小电压所对应的一相桥臂在所选零电压矢量、小电压矢量、中电压矢量、大电压矢量时对应的输出电流纹波斜率；L为三电平变流器交流侧的电感值。

S205，计算每个开关序列中修改后各个基本电压矢量的作用时间。

具体地，调节小电压矢量对应的作用时间，并以时间修改量t_z为变量，依据伏秒平衡原理同步修改其他电压矢量的作用时间。

对于P型小矢量，小电压矢量作用时间增加t_z，对于N型小电压矢量，小电压矢量作用时间减少t_z，同时根据伏秒平衡原理，同步修改其他基本电压矢量的作用时间，从而得到修改后的各基本电压矢量作用时间。四个开关序列中修改后的各基本电压矢量作用时间如表3所示。

表3四个开关序列中修改后的各基本电压矢量作用时间

其中，t₀为修改后零电压矢量作用时间的一半，t_s为修改后小电压矢量作用时间的一半，t_m为修改后中电压矢量作用时间的一半，t_l为修改后大电压矢量作用时间的一半。

为保证修改电压矢量作用时间后，t₀，t_s，t_m，t_l均需要大于等于0，则需要对时间修改量t_z进行限幅。

当修改P型小电压矢量作用时间，时间修改量t_z需要满足以下条件：

当修改N型小电压矢量作用时间，时间修改量t_z需要满足以下条件：

其中t_lup，t_lm，t_ldown为时间修改量t_z的上限幅，中限幅，下限幅。

此外，当修改P型小电压矢量作用时间时，若(-m_mid)T处于区间[t_lm，t_lup]中，则定义边界值t_lmu＝(-m_mid)T，否则t_lmu＝t_lup，当修改N型小电压矢量作用时间时，若(-m_mid)T处于区间[t_ldown，t_lm]中，则定义边界值t_lmd＝(-m_mid)T，否则t_lmd＝t_ldown。

因此，时间修改量t_z的取值区间如表4所示。

表4时间修改量t_z的取值区间

S206，结合步骤204各个基本电压矢量的电流纹波斜率与步骤205得到的修改后的各个基本电压矢量的作用时间，确定使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间。

具体地，结合步骤204得到的各个基本电压矢量的输出电流纹波斜率与步骤205得到的修改后的各个基本矢量的作用时间，以时间修改量t_z为变量，建立一开关周期内三相输出电流纹波的纹波有效值函数，通过比较函数的极值与直流侧中点电位电压值，确定最终的开关序列与开关序列中各个矢量作用时间。

在本实施例中，建立的三相输出电流纹波的纹波有效值函数为：

其中，

为三相纹波有效值的平方和；k_max0，k_maxs，k_maxm，k_maxl分别为三相参考电压中最大电压所对应的一相桥臂在所选零矢量、小矢量、中矢量、大矢量时对应的电流纹波斜率；k_mid0，k_mids，k_midm，k_midl分别为三相参考电压中第二大电压所对应的一相桥臂在所选零矢量、小矢量、中矢量、大矢量时对应的电流纹波斜率；k_min0，k_mins，k_minm，k_minl分别为三相参考电压中最小电压所对应的一相桥臂在所选零矢量、小矢量、中矢量、大矢量时对应的电流纹波斜率；t₀为修改后零矢量作用时间的一半，t_s为修改后小矢量作用时间的一半，t_m为修改后中矢量作用时间的一半，t_l为修改后大矢量作用时间的一半。

上述的三相输出电流纹波的纹波有效值函数可以化简为关于t_z化简的三次函数f(t_z)，由三次函数的性质可知，连续的三次函数在其定义域的边界与定义域中的极值点上取得函数的最小值。设t_x1，t_x2为f(t_z)中t_z的下边界与上边界，若f(t_z)存在极值点且两个(或一个)极值点在区间[t_x1，t_x2]内，则以t_x3，t_x4(或仅t_x3)为极值点取值，否则t_x3，t_x4者取值为t_x2，分别求取t_x1，t_x2，t_x3，t_x4对应的f(t_z)值，选取f(t_z)取最小值对应的调节时间作为最优调节时间t_opt。

对应4种开关状态，f(t_z)函数表示为f₁(t_z)，f₂(t_z)，f₃(t_z)，f₄(t_z)，则对应的最优调节时间分别为t_{opt1_p}，t_{opt2_p1}，t_{opt2_p2}，t_{opt3_n1}，t_{opt3_n2}，t_{opt4_n}，相关情况如表5所示。

表5四个开关序列对应的最优条件时间

具体地，如图2所示，其中，U_dc1为直流侧上电容电压值，U_dc2为直流侧下电容电压值，U_limit为上下电容电压的差值限幅值，该限幅值满足产品电容电压波动的要求即可；在对扇区进行判断后，当扇区编号S为1、4、5、8、9、12，则选择的序列可能为①②③，此时判断上下电容的差值，若差值小于U_limit，则在序列①②③中选择使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间，若差值大于U_limit，则需判断需要调节的是否为P型小矢量；通常在变流器执行逆变功能时，若上电容电压大于下电容电压，则调节P小矢量作用时间，若上电容电压大于下电容电压，则调节N小矢量作用时间；在变流器执行整流功能时，情况相反；若为P型小矢量，则在序列①②中选择最小的开关序列与最优调节时间，否则选择序列③及其最优调节时间；当扇区编号S为2、3、6、7、10、11，则选择的序列可能为②③④，此时判断上下电容的差值，若差值小于U_limit，则在序列②③④中选择使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间，若差值大于U_limit，则需判断需要调节的是否为P型小矢量，若不为P型小矢量，则在序列③④中选择最小的开关序列与最优调节时间，否则选择序列②及其最优调节时间。

S207，利用最终确定的使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间控制三电平变流器。

本实施例提出的方法消除纹波效果如图4(a)、4(b)和4(c)所示。其中(a)是调制度为0.9时采用十三矢量调制方法时变流器a相的输出电流纹波；(b)是调制度为0.9时采用十九矢量调制方法时变流器a相的输出电流纹波；(c)是调制度为0.9时采用本发明方法时变流器a相的输出电流纹波；从波形中看出，相对于十三矢量调制方法与十九矢量调制方法，变流器输出电流纹波得到有效降低。

本实施例提出的方法输出电流效果如图5(a)和5(b)所示。其中(a)是调制度为0.6时，采用十三矢量调制方法、十九矢量调制方法、本发明方法时变流器输出电流的电流波形；(b)是调制度为1时，采用十三矢量调制方法、十九矢量调制方法、本发明方法时变流器输出电流的电流波形；从电流波形可以看出，在高调制度与低调制度的情况下，本发明方法的变流器输出电流均优于十三矢量调制方法与十九矢量调制方法。

本实施例提出的方法输出电流THD效果如图6所示。图中对比了调制度由0.1到1.15范围内，输出电流THD的变化曲线，图中可以看出，十三矢量调制方法与十九矢量调制方法具有相近的输出电流THD值，十九矢量调制方法略微强于十三矢量调制方法，而本发明方法可以显著降低变流器输出电流的THD值，具有很强的现实意义。

图7为本实施例提出的方法变流器直流侧中点电位平衡示意图。图中可以看出本发明方法可以实现有效的中点电位主动控制。

图8(a)、8(b)和8(c)为本实施例提出的方法输出电流，相电压，共模电压示意图。从上到下依次是变流器a相输出电流，a相相电压，共模电压示意图。图中可以看出本发明方法可以将共模电压有效地限制在直流侧电压的六分之一以内。

本实施例提出的三电平变流器低共模电压控制方法，使得变流器共模电压降为直流母线电压的六分之一，在具有中点电位主动可控能力的同时显著提高输出电流的电能质量；实现简单，应用方便，实用性强，在新能源发电、电能质量治理等领域前景广阔。

实施例二

本实施例提供一种三电平变流器低共模电压控制系统，该系统包括：

扇区编号判断模块，用于绘制空间矢量图，将空间矢量图划分为多个扇区，根据三相参考电压之间的大小关系，判断所在扇区编号；

开关序列设计模块，用于从参考电压矢量所在的扇区中选取多个基本电压矢量，构建多种开关序列；

作用时间计算模块，用于计算每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间；

电流纹波斜率计算模块，用于计算每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率；

作用时间修改模块，用于同步修改每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间，得到每个开关序列中修改后各基本电压矢量的作用时间；

开关序列确定模块，用于结合每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率与修改后作用时间，确定使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间；

控制模块，用于利用确定的开关序列与最优调节时间控制三电平变流器。

实施例三

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如图1所示的三电平变流器低共模电压控制方法中的步骤。

实施例四

本实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如图1所示的三电平变流器低共模电压控制方法中的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种三电平变流器低共模电压控制方法，其特征是，包括以下步骤：

绘制空间矢量图，将空间矢量图划分为多个扇区，根据三相参考电压之间的大小关系，判断扇区编号；

从参考电压矢量所在的扇区中选取多个基本电压矢量，构建多种开关序列；

计算每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间和输出电流纹波斜率；

同步修改每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间，得到每个开关序列中修改后各基本电压矢量的作用时间；

结合每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率与修改后作用时间，确定使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间；

利用确定的开关序列与最优调节时间控制三电平变流器。

2.根据权利要求1所述的三电平变流器低共模电压控制方法，其特征是，所述开关序列的构建方法为：

从参考电压矢量所在的扇区选取中电压矢量、零电压矢量、P型与N型小电压矢量以及两个大电压矢量；

根据开关次数最少且开关序列对称的原则，分别以大矢量、中矢量、小矢量和零矢量合成四种七段式开关序列。

3.根据权利要求1所述的三电平变流器低共模电压控制方法，其特征是，所述开关序列中各基本电压矢量的作用时间的计算方法为：

根据伏秒平衡原理，利用直流侧母线电压值、三相参考电压和开关周期分别计算开关序列中参考电压矢量、零电压矢量、小电压矢量和中电压矢量的作用时间。

4.根据权利要求1所述的三电平变流器低共模电压控制方法，其特征是，所述开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率的计算方法为：

根据戴维南等效原理，利用直流侧母线电压值、三相参考电压和开关周期分别计算三相参考电压中最大电压所对应的一相桥臂在选取零电压矢量、小电压矢量、中电压矢量、大电压矢量时对应的输出电流纹波斜率，三相参考电压中第二大电压所对应的一相桥臂在选取零电压矢量、小电压矢量、中电压矢量、大电压矢量时对应的输出电流纹波斜率以及三相参考电压中最小电压所对应的一相桥臂在选取零电压矢量、小电压矢量、中电压矢量、大电压矢量时对应的输出电流纹波斜率。

5.根据权利要求1所述的三电平变流器低共模电压控制方法，其特征是，所述同步修改每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间的步骤包括：

根据判断出的扇区编号，调节相应的开关序列中P型或N型小电压矢量对应的作用时间，以小电压矢量的时间修改量为变量，根据伏秒平衡原理，同步修改开关序列中零电压矢量、中电压矢量和大电压矢量的作用时间，得到修改后的零电压矢量、小电压矢量、中电压矢量、大电压矢量的作用时间。

6.根据权利要求5所述的三电平变流器低共模电压控制方法，其特征是，当修改P型小电压矢量作用时间，小电压矢量的时间修改量需满足以下条件：

当修改N型小电压矢量作用时间，小电压矢量的时间修改量需满足以下条件：

其中t_lup，t_lm，t_ldown为时间修改量t_z的上限幅，中限幅，下限幅；m_max为m_a，m_b，m_c中的最大值，m_mid为m_a，m_b，m_c中的第二大值，m_min为m_a，m_b，m_c中的最小值；m_a＝2v_a/U_dc，m_b＝2v_b/U_dc，m_c＝2v_c/U_dc，U_dc为直流侧母线电压值；T为开关周期，其中v_a，v_b，v_c为a，b，c三相参考电压矢量。

7.根据权利要求1所述的三电平变流器低共模电压控制方法，其特征是，所述确定使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间的步骤包括：

结合每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率和修改后的作用时间，构建每个开关序列的三相输出电流纹波的纹波有效值函数；

将每个开关序列的三相输出电流纹波的纹波有效值函数化简为三次函数，分别求取每个开关序列的三次函数在其定义域的边界与定义域中的极值点上的最小值，选取每个开关序列的三次函数最小值对应的调节时间作为最优调节时间；

根据判断出的扇区编号，选择可能的开关序列，判断直流侧上、下电容电压值的差值；

若差值小于上下电容电压的差值限幅值，则从上述选择的开关序列的三次函数最小值中选取最小的三次函数最小值对应的开关序列与最优调节时间；

若差值大于上下电容电压的差值限幅值，则判断需要调节的小电压矢量是否为P型小电压矢量；

若直流侧上电容电压值大于直流侧下电容电压值，则需要调节P型小电压矢量作用时间，在需要调节P型小电压矢量作用时间的开关序列的三次函数最小值中选取最小的三次函数最小值对应的开关序列与最优调节时间；否者，选取不需要调节P型小电压矢量作用时间的开关序列及其最优调节时间。

8.一种三电平变流器低共模电压控制系统，其特征是，包括：

扇区编号判断模块，用于绘制空间矢量图，将空间矢量图划分为多个扇区，根据三相参考电压之间的大小关系，判断所在扇区编号；

开关序列设计模块，用于从参考电压矢量所在的扇区中选取多个基本电压矢量，构建多种开关序列；

作用时间计算模块，用于计算每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间；

电流纹波斜率计算模块，用于计算每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率；

作用时间修改模块，用于同步修改每个开关序列中各基本电压矢量的作用时间，得到每个开关序列中修改后各基本电压矢量的作用时间；

开关序列确定模块，用于结合每个开关序列中各基本电压矢量的输出电流纹波斜率与修改后作用时间，确定使输出电流纹波最小的开关序列与最优调节时间；

控制模块，用于利用确定的开关序列与最优调节时间控制三电平变流器。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的三电平变流器低共模电压控制方法中的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的三电平变流器低共模电压控制方法中的步骤。

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