CN111030495B - 一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法及系统，所述方法包括：确定各待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间；确定各待测区域对应的偏移时间；基于各待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间、偏移时间确定各待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间；根据各待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间控制所述三电平逆变器。本发明通过在各待测区域内引入偏移时间，不仅可以使得在调制过程中开关状态一次只变化一个电平，还可在用于合成虚拟中矢量的基本中矢量和基本小矢量对中点电位作用相反时，调节基本中矢量的作用时间，从而抵消虚拟小矢量对中点电位的影响，最终实现开关状态平滑切换。

Description

一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法及系统

技术领域

本发明涉及逆变器控制技术领域，特别是涉及一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法及系统。

背景技术

为应对生活生产的实际需要，及电力电子技术的快速发展，使得更多的高压大功率的逆变器投入应用。中点箝位型(NPC)拓扑结构在三电平逆变器中应用最为广泛，但是由于存在的中点电压不平衡缺陷，因此极大的限制了其发展。

中点电压作为系统高效稳定运行的重要指标之一，它的稳定与否就直接影响到逆变输出的波形质量。假若中点电压存在较大的不平衡，带来最直接的影响就是增大输出电流的畸变率，产生较多的低次、偶次谐波，以及使得开关管所需承受的应力上升，危害开关管，进而导致系统无法稳定运行。因此对于研究如何控制中点电压平衡就显得尤为重要。

中点电压不平衡严重制约中点箝位式(NPC)逆变器发展，现有进行中点电压不平衡控制主要分为两类：一是通过外部硬件电路来实现中点电压平衡控制，但此种方法不仅会造成经济上的浪费，还很难保证整个系统的可靠性。二是采用三电平空间矢量调制算法进行中点电压不平衡控制，但此种方法在实现高调制度和低功率因素工况下，出现严重的中点电压振荡问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法及系统，以实现中点电压平衡控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法，所述平衡方法包括：

对虚拟矢量空间进行划分，确定6个大区域，所述的每个大区域包括4个小区域；

确定参考电压矢量所处的具体区域；

利用虚拟空间矢量公式确定各待测区域对应的虚拟空间矢量，所述待测区域为各所述大区域内第3个所述小区域和第4个所述小区域；

利用最近三虚拟矢量法则，将各待测区域对应的虚拟空间矢量和参考电压矢量代入伏秒平衡方程，确定各所述待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间；

确定各所述待测区域对应的偏移时间；

基于各所述待测区域对应的所述虚拟空间矢量作用时间、所述偏移时间确定各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间；

根据各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间控制所述三电平逆变器。

可选的，所述虚拟空间矢量公式为：

其中，V_Lx为基本大矢量，V_M为基本中矢量，V_Sx为基本小矢量，V₀为基本零矢量，x取值为1或2，V_VLx为虚拟大矢量，V_VM为虚拟中矢量，V_VSx为虚拟小矢量，V_V0为虚拟零矢量。

可选的，所述伏秒平衡方程为：

其中，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，V_S1为基本小矢量，T_S1为基本小矢量作用的时间,V_Lx为基本大矢量，T_Lx为基本大矢量作用的时间，x取值为1或2，V_ref为参考电压矢量，T_s为采样周期。

可选的，所述确定各所述待测区域对应的偏移时间，具体包括：

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_M为偏移时间，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，I_a、I_b、I_c为不同矢量状态下中点N的电流大小。

可选的，所述基于各所述待测区域对应的所述虚拟空间矢量作用时间、所述偏移时间确定各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间，具体包括：

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，x取值为1或2，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_M为偏移时间。

本发明还提供一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡系统，所述平衡系统包括：

划分模块，用于对虚拟矢量空间进行划分，确定6个大区域，所述的每个大区域包括4个小区域；

区域确定模块，用于确定参考电压矢量所处的具体区域；

虚拟空间矢量确定模块，用于利用虚拟空间矢量公式确定各待测区域对应的虚拟空间矢量，所述待测区域为各所述大区域内第3个所述小区域和第4个所述小区域；

虚拟空间矢量作用时间确定模块，用于利用最近三虚拟矢量法则，将各待测区域对应的虚拟空间矢量和参考电压矢量代入伏秒平衡方程，确定各所述待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间；

偏移时间确定模块，用于确定各所述待测区域对应的偏移时间；

开关状态作用时间确定模块，用于基于各所述待测区域对应的所述虚拟空间矢量作用时间、所述偏移时间确定各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间；

控制模块，用于根据各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间控制所述三电平逆变器。

可选的，所述虚拟空间矢量公式为：

其中，V_Lx为基本大矢量，V_M为基本中矢量，V_Sx为基本小矢量，V₀为基本零矢量，x取值为1或2，V_VLx为虚拟大矢量，V_VM为虚拟中矢量，V_VSx为虚拟小矢量，V_V0为虚拟零矢量。

可选的，所述伏秒平衡方程为：

其中，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，V_S1为基本小矢量，T_S1为基本小矢量作用的时间,V_Lx为基本大矢量，T_Lx为基本大矢量作用的时间，x取值为1或2，V_ref为参考电压矢量，T_s为采样周期。

可选的，所述确定各所述待测区域对应的偏移时间，具体包括：

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_M为偏移时间，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，I_a、I_b、I_c为不同矢量状态下中点N的电流大小。

可选的，所述基于各所述待测区域对应的所述虚拟空间矢量作用时间、所述偏移时间确定各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间，具体包括：

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，x取值为1或2，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_M为偏移时间。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法及系统，所述方法包括：利用最近三虚拟矢量法则，将各待测区域对应的虚拟空间矢量和参考电压矢量代入伏秒平衡方程，确定各待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间；确定各待测区域对应的偏移时间；基于各待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间、偏移时间确定各待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间；根据各待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间控制所述三电平逆变器。本发明通过在各待测区域内引入偏移时间，不仅可以使得在调制过程中开关状态一次只变化一个电平，还可在用于合成虚拟中矢量的基本中矢量和基本小矢量对中点电位作用相反时，调节基本中矢量的作用时间，从而抵消虚拟小矢量对中点电位的影响，最终实现开关状态平滑切换。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法流程图；

图2为本发明实施例三电平基本空间矢量图；

图3为本发明实施例四分区式空间矢量区域划分图；

图4为本发明实施例针对第Ⅰ大区第3小区绘制开关状态示意图；

图5为本发明实施例针对第Ⅰ大区合成虚拟中矢量示意图；

图6为本发明实施例针对第Ⅰ大区第3小区拟合参考电压矢量图；

图7为本发明实施例针对第Ⅰ大区第3小区绘制的三分区式VSVPWM波形图；

图8为本发明实施例仿真结果图；

图9为本发明实施例控制过程中线电压波形图；

图10为本发明实施例基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法及系统，以实现中点电压平衡控制。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。基本大矢量，基本中矢量，基本小矢量，基本零矢量。

本发明主要针对传统四分区VSVPWM调制的NPC型三电平逆变器每个大区域的3、4小区域调制时引起的中点振荡及开关状态一次变化两个电平的问题，提出的一种改进型四分区VSVPWM调制策略。按照

和0四个模长标准，将虚拟电压矢量分为：虚拟大矢量V_VL，虚拟中矢量V_VM，虚拟小矢量V_VS，虚拟零矢量V_V0，其中V_dc为直流侧电压。每个大区域的1、2小区域调制则利用五分区VSVPWM改进策略，即通过调节其中一个虚拟小矢量的正负类型作用时间，达到抵消其余虚拟矢量对于中点电位的影响，在此不做过多赘述。

本发明的设计思路：在低功率因数和高调制度的场合中，参考矢量大多是落在四分区VSVPWM每个大区域的3、4小区域。而传统四分区VSVPWM调制策略中，在每个大区域的3、4小区域中对中点电流和开关状态一次变化两个电平的问题未能解决，最终将影响输出特性。针对这些问题，本发明通过在3、4小区域调制中引入基本中矢量，不仅可以使得在调制过程中开关状态一次只变化一个电平，还可在用于合成虚拟中矢量的基本中矢量和基本小矢量对中点电位作用相反时，调节基本中矢量的作用时间，从而抵消虚拟小矢量对中点电位的影响。在3、4小区域调制过程中原本不存在基本中矢量作用时间。因此，在引入基本中矢量的同时需要对于该大区域中的两个虚拟大矢量进行相应的调节。最终实现对于四分区VSVPWM中点电位的控制及开关状态平滑切换。

图1为本发明实施例基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法流程图，如图1所示，本发明提供一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法，所述平衡方法包括：

步骤S1：对虚拟矢量空间进行划分，确定6个大区域，所述的每个大区域包括4个小区域；

步骤S2：确定参考电压矢量所处区域；

步骤S3：利用虚拟空间矢量公式确定各待测区域对应的虚拟空间矢量，所述虚拟空间矢量包括：虚拟大矢量、虚拟中矢量、虚拟小矢量和虚拟零矢量；所述待测区域为各所述大区域内第3个所述小区域和第4个所述小区域；

步骤S4：利用最近三虚拟矢量法则，将各待测区域对应的虚拟空间矢量和参考电压矢量代入伏秒平衡方程，确定各所述待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间；所述虚拟空间矢量作用时间包括：虚拟小矢量作用的时间和虚拟大矢量作用的时间；

步骤S5：确定各所述待测区域对应的偏移时间；

步骤S6：基于各所述待测区域对应的所述虚拟空间矢量作用时间、所述偏移时间确定各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间；

步骤S7：根据各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间控制所述三电平逆变器。

下面对各个步骤进行详细论述：

步骤S1：对虚拟矢量空间进行划分，确定六个大区域，所述大区域包括4个小区域。

具体的，基于虚拟电压矢量对三电平空间矢量图中6个大区域利用四分区方法对于空间矢量图进行划分，得到调制方式相同的24个小区域，具体如图2-3所示，本发明对各大区域内的第3、4小区域矢量状态进行重新设计，各小区域的空间矢量状态如表1所示。

表1空间矢量状态次序表

步骤S2：确定参考电压矢量V_ref所处区域，具体如图6所示。

步骤S3：利用虚拟空间矢量公式确定各待测区域对应的虚拟电压矢量；所述待测区域为各所述大区域内第3个所述小区域和第4个所述小区域；所述虚拟电压矢量包括：虚拟大矢量、虚拟中矢量、虚拟小矢量和虚拟零矢量；所述虚拟空间矢量公式为：

其中，V_Lx为基本大矢量，V_M为基本中矢量，V_Sx为基本小矢量，V₀为基本零矢量，V_VLx为虚拟大矢量，x取值为1或2，V_VM为虚拟中矢量，V_VS1为虚拟小矢量，V_V0为虚拟零矢量。

步骤S4：利用最近三虚拟矢量法则，将各待测区域对应的虚拟空间矢量和参考电压矢量代入伏秒平衡方程，确定各所述待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间；所述虚拟空间矢量作用时间包括虚拟大矢量作用的时间和虚拟小矢量作用的时间；所述伏秒平衡方程为：

其中，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，V_S1为基本小矢量，T_S1为基本小矢量作用的时间,V_Lx为基本大矢量，T_Lx为基本大矢量作用的时间，x取值为1或2，V_ref为参考电压矢量，T_s为采样周期。

步骤S5：确定各所述待测区域对应的偏移时间，具体包括：

本发明将第Ⅰ大区第3小区简称Ⅰ3区，其他的简称的命名与Ⅰ3区相类似，在此不再一一赘述。

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_M为偏移时间，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，I_a、I_b、I_c为不同参考电压矢量状态下中点N的电流大小，如表2所示；

表2空间矢量分析表

步骤S6：基于各所述待测区域对应的所述虚拟空间矢量作用时间、所述偏移时间确定各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间。

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，x取值为1或2，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_M为偏移时间。

图10为本发明实施例基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡系统结构图，如图10所示，本发明还提供一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡系统，所述平衡系统包括：

划分模块1，用于对虚拟矢量空间进行划分，确定6个大区域，所述的每个大区域包括4个小区域；

区域确定模块2，用于确定参考电压矢量所处的具体区域；

虚拟空间矢量确定模块3，用于利用虚拟空间矢量公式确定各待测区域对应的虚拟空间矢量，所述待测区域为各所述大区域内第3个所述小区域和第4个所述小区域；所述虚拟空间矢量公式为：

其中，V_Lx为基本大矢量，V_M为基本中矢量，V_Sx为基本小矢量，V₀为基本零矢量，x取值为1或2，V_VLx为虚拟大矢量，V_VM为虚拟中矢量，V_VSx为虚拟小矢量，V_V0为虚拟零矢量。

虚拟空间矢量作用时间确定模块4，用于利用最近三虚拟矢量法则，将各待测区域对应的虚拟空间矢量和参考电压矢量代入伏秒平衡方程，确定各所述待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间；所述伏秒平衡方程为：

其中，T_VSx为虚拟小矢量作用的时间，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，V_S1为基本小矢量，T_S1为基本小矢量作用的时间,V_Lx为基本大矢量，T_Lx为基本大矢量作用的时间，x取值为1或2，V_ref为参考电压矢量，T_s为采样周期。

偏移时间确定模块5，用于确定各所述待测区域对应的偏移时间，具体包括：

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_M为偏移时间，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，I_a、I_b、I_c为不同矢量状态下中点N的电流大小。

开关状态作用时间确定模块6，用于基于各所述待测区域对应的所述虚拟空间矢量作用时间、所述偏移时间确定各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间，具体包括：

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，x取值为1或2，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_M为偏移时间。

控制模块7，用于根据各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间控制所述三电平逆变器。

具体举例：

以第Ⅰ大区第3小区为例，绘制OON、PPO、ONN、PON开关状态示意电路图，如图4所示。由图4可知OON、PPO、ONN、PON中点电流分别为i_c、-i_c、i_a和i_b。i_c为流出中点N的电流；-i_c为流入中点N的电流；i_a为流出中点N的电流；i_b的方向既可能流入也可能是流出。此外，由于虚拟大矢量和虚拟零矢量所对应的中点电流为0。因此，当i_b和虚拟小矢量在中点电位作用相反时，调节基本中矢量的作用时间，从而抵消虚拟小矢量对中点电位的影响。可按照上述分析方法，对于每个大区域内的3、4小区域进行分析。

图5为本发明实施例针对第Ⅰ大区合成虚拟中矢量示意图，根据图5，合成虚拟中矢量的具体公式为：

其中，V_M为基本中矢量，V_Sx为基本小矢量，x取值为1或2。

利用

确定各所述待测区域对应的虚拟电压矢量；所述虚拟电压矢量包括：虚拟大矢量、虚拟中矢量、虚拟小矢量和虚拟零矢量。

根据传统三分区VSVPWM调制方式的边界条件，确定参考矢量所处区域。并假定参考电压矢量处于Ⅰ3区中，再由最近三虚拟矢量(NTV²)合成法则，并将参考电压矢量V_ref及其所在小区域内的三个虚拟电压矢量V_S1、V_L1、V_L2，代入伏秒平衡方程组

中，得Ⅰ3对应的虚拟空间矢量作用时间：

其中，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，T_Lx为基本大矢量作用的时间，x取值为1或2，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_S1为基本小矢量作用的时间，T_s为采样周期，θ为参考电压矢量的方向角，M为调制度，

利用得到的虚拟矢量作用时间，对具体开关状态进行作用时间分配，即可实现一次拟合参考电压过程。该步骤的核心任务是根据实际中点电流的大小，得到为平衡中点电压而引入的第一偏移时间和第二偏移时间。

中点电流对于中点电压的具体影响，如下所示：

考虑到开关状态的平滑过渡，在Ⅰ3区内使用的虚拟小矢量为[PPO]。其中点电流分别大小为I_c，方向为流入中点。由于作用时间很短将此过程中的中点电流视为固定值，ΔV分别表示为：

以Ⅰ3区为例。在此，通过引入PON空间矢量状态下的基本中矢量，来抵消虚拟小矢量带来中点电压振荡问题。PON空间矢量状态下的中点电流大小为I_b，当方向为流出中点时，即可用于引起抵消PPO空间矢量状态对于中点电位的影响：

则，

其中，T_M为基本中矢量作用的时间，即偏移时间，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，I_b为PON空间矢量状态下中点N的电流大小，I_c为PPO空间矢量状态下中点N的电流大小。

经过上述计算得到Ⅰ3区矢量时间分配：

其中，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，x取值为1或2，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_M为偏移时间。

本发明剩余的各待测区域的求取过程与第Ⅰ大区第3小区简称Ⅰ1相同，在此不再一一赘述。具体各步骤获得的结果如上述，在此不再重复论述。

采用本发明公开的基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法系统对NPC型逆变器进行了仿真，仿真参数如表3所示：

表3仿真参数表

图7为Ⅰ3区中各开关状态的开关次序以及所对应的VSVPWM波形。图8为电容C₁、C₂两端的电压V₁、V₂波形图。图9为改进调制策略的线电压波形图。通过观察图8可知，本专利所述调制方法使得直流侧两个电容的电压差稳定±1V左右，即中点电压平衡控制达到设计预期，根据图9可知，此改进策略在运行过程中不会引起线电压较大畸变。仿真结果证明了本专利所提出的基于四分区式VSVPWM调制的NPC型平衡逆变器中点电压的改进方法的有效性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法，其特征在于，所述平衡方法包括：

对虚拟矢量空间进行划分，确定6个大区域，所述的每个大区域包括4个小区域；

确定参考电压矢量所处的具体区域；

利用虚拟空间矢量公式确定各待测区域对应的虚拟空间矢量，所述待测区域为各所述大区域内第3个所述小区域和第4个所述小区域；

利用最近三虚拟矢量法则，将各待测区域对应的虚拟空间矢量和参考电压矢量代入伏秒平衡方程，确定各所述待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间；

确定各所述待测区域对应的偏移时间；

基于各所述待测区域对应的所述虚拟空间矢量作用时间、所述偏移时间确定各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间；具体包括：

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，x取值为1或2，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_M为偏移时间；

根据各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间控制所述三电平逆变器。

2.根据权利要求1所述的基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法，其特征在于，所述虚拟空间矢量公式为：

其中，V_Lx为基本大矢量，V_M为基本中矢量，V_Sx为基本小矢量，V₀为基本零矢量，x取值为1或2，V_VLx为虚拟大矢量，V_VM为虚拟中矢量，V_VSx为虚拟小矢量，V_V0为虚拟零矢量。

3.根据权利要求1所述的基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法，其特征在于，所述伏秒平衡方程为：

其中，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，V_S1为基本小矢量，T_S1为基本小矢量作用的时间,V_Lx为基本大矢量，T_Lx为基本大矢量作用的时间，x取值为1或2，V_ref为参考电压矢量，T_s为采样周期。

4.根据权利要求1所述的基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡方法，其特征在于，所述确定各所述待测区域对应的偏移时间，具体包括：

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_M为偏移时间，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，I_a、I_b、I_c为不同矢量状态下中点N的电流大小。

5.一种基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡系统，其特征在于，所述平衡系统包括：

划分模块，用于对虚拟矢量空间进行划分，确定6个大区域，所述的每个大区域包括4个小区域；

区域确定模块，用于确定参考电压矢量所处的具体区域；

虚拟空间矢量确定模块，用于利用虚拟空间矢量公式确定各待测区域对应的虚拟空间矢量，所述待测区域为各所述大区域内第3个所述小区域和第4个所述小区域；

虚拟空间矢量作用时间确定模块，用于利用最近三虚拟矢量法则，将各待测区域对应的虚拟空间矢量和参考电压矢量代入伏秒平衡方程，确定各所述待测区域对应的虚拟空间矢量作用时间；

偏移时间确定模块，用于确定各所述待测区域对应的偏移时间；

开关状态作用时间确定模块，用于基于各所述待测区域对应的所述虚拟空间矢量作用时间、所述偏移时间确定各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间；具体包括：

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，x取值为1或2，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_M为偏移时间；

控制模块，用于根据各所述待测区域在不同参考电压矢量状态下的开关状态作用时间控制所述三电平逆变器。

6.根据权利要求5所述的基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡系统，其特征在于，所述虚拟空间矢量公式为：

其中，V_Lx为基本大矢量，V_M为基本中矢量，V_Sx为基本小矢量，V₀为基本零矢量，x取值为1或2，V_VLx为虚拟大矢量，V_VM为虚拟中矢量，V_VSx为虚拟小矢量，V_V0为虚拟零矢量。

7.根据权利要求5所述的基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡系统，其特征在于，所述伏秒平衡方程为：

其中，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，T_VLx为虚拟大矢量作用的时间，V_S1为基本小矢量，T_S1为基本小矢量作用的时间,V_Lx为基本大矢量，T_Lx为基本大矢量作用的时间，x取值为1或2，V_ref为参考电压矢量，T_s为采样周期。

8.根据权利要求5所述的基于四分区三电平逆变器中点电压的平衡系统，其特征在于，所述确定各所述待测区域对应的偏移时间，具体包括：

Ⅰ3区：

Ⅰ4区：

Ⅱ3区：

Ⅱ4区：

Ⅲ3区：

Ⅲ4区：

Ⅳ3区：

Ⅳ4区：

Ⅴ3区：

Ⅴ4区：

Ⅵ3区：

Ⅵ4区：

其中，T_M为偏移时间，T_VS1为虚拟小矢量作用的时间，I_a、I_b、I_c为不同矢量状态下中点N的电流大小。

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