CN111224573A - 一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本说明书一个或多个实施例提供一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法和装置，包括：采集三电平逆变器交流侧的三相电流极性，划分三电平矢量空间；根据大扇区的位置，获得中点电流值；获取直流侧上下两个电容的电压差值；根据电压差值和中点电流值，获得平衡因子的极性；调节电压差值，获得平衡因子的大小；根据平衡因子的极性和平衡因子的大小，获得平衡因子；将平衡因子引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，以对三电平逆变器的中点电位进行平衡控制。本发明仅需采集三电平逆变器交流侧三相电流和直流侧上下电容电压信号，无需额外采集三相电压，且无需再对参考电压所属小扇区进行讨论，以解决中点电位平衡控制较为复杂的问题。

Description

一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法和装置
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及逆变器平衡控制技术领域，尤其涉及一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法和装置。
背景技术
三电平拓扑具有较高的电压输出能力，相同开关频率下对电流的谐波抑制能力更好，在同样输出谐波指标前提下，三电平拓扑的每个电力电子器件开关频率可以适当降低，进而提升了系统的可靠性。但三电平变流器拓扑结构由于中点电流对于上下电容充电不均，导致中点电位不平衡问题出现。而中点电位不平衡则会增大交流侧谐波成分，使输出电压畸变；也会影响直流侧电容和功率开关器件使用寿命，严重时甚至直接造成损坏，因此必须改善中点电位不平衡问题。
目前，对三电平的中点电位平衡控制，主要有(1)滞环控制法；(2)虚拟矢量合成法；(3)电荷守恒法；(4)平衡因子调节正负冗余小矢量作用时间法。就方法(4)来说，需要通过电压、电流传感器采集交流侧三相电压、三相电流和直流侧上下电容电压量，增加了系统的设备成本；且在判别平衡因子极性时，需要对矢量空间的大、小扇区均进行判断，进而分析所属小扇区内作用的是哪一对冗余小矢量，在方法实现上较为复杂。
发明内容
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法和装置，以解决中点电位平衡控制较为复杂的问题。
基于上述目的，本说明书一个或多个实施例的一个方面，提供了一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法，包括：
采集三电平逆变器交流侧的三相电流极性，根据所述三相电流极性划分三电平矢量空间，所述三电平矢量空间包括六个大扇区；
根据所述大扇区的位置，令中点电流值等于其所在大扇区内小矢量产生的中点电流值；获取所述三电平逆变器直流侧上下两个电容的电压差值；
根据所述电压差值和所述中点电流值，获得平衡因子的极性；
调节所述电压差值，对所述调节后的电压差值取其绝对值，获得平衡因子的大小；
根据所述平衡因子的极性和所述平衡因子的大小，获得平衡因子；将所述平衡因子引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，以对三电平逆变器的中点电位进行平衡控制。
标记所述六个大扇区N分别为1、2、3、4、5、6，若所述大扇区N＝1、3、5，令所述中点电流值等于其所在大扇区内负小矢量产生的中点电流值；若所述大扇区N＝2、4、6，令所述中点电流值等于其所在大扇区内正小矢量产生的中点电流值。
所述根据所述电压差值和所述中点电流值，获得平衡因子的极性，包括：
计算所述电压差值和所述中点电流值的乘积，若所述乘积大于零，则所述平衡因子的极性为正；若所述乘积小于零，则所述平衡因子的极性为负。
所述调节所述电压差值，对所述调节后的电压差值取其绝对值，包括：将所述电压差值通过PI调节器进行调节，对调节后获得的数值取其绝对值，得到平衡因子的大小。
所述根据所述平衡因子的极性和所述平衡因子的大小，获得平衡因子，包括：计算所述平衡因子的极性和所述平衡因子的大小二者的乘积，得到平衡因子。
所述三电平逆变器包括A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂，所述三相电流极性与所述大扇区的对应关系为：
Figure BDA0002375191910000021
所述PI调节器的调节区间为[-0.25,0.25]。
令所述平衡因子为k，将所述平衡因子k引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，使得七段式触发时间由T1/4、T2/2、T3/2、T1/2、T3/2、T2/2和T1/4，调节后变为T1(1/4+k)、T2/2、T3/2、2T1(1/4-k)、T3/2、T2/2和T1(1/4+k)，其中，T1、T2和T3分别为基本矢量的作用时间。
本说明书一个或多个实施例的另一个方面，提供了一种基于电流极性的中点电位平衡控制装置，用于实现前面所述的基于电流极性的中点电位平衡控制方法，包括：
采集模块，用于采集三电平逆变器交流侧的三相电流极性，根据所述三相电流极性划分三电平矢量空间，所述三电平矢量空间包括六个大扇区；
获取模块，用于根据所述大扇区的位置，令中点电流值等于其所在大扇区内小矢量产生的中点电流值；获取所述三电平逆变器直流侧上下两个电容的电压差值；
计算模块，用于根据所述电压差值和所述中点电流值，获得平衡因子的极性；
调节模块，用于调节所述电压差值，对所述调节后的电压差值取其绝对值，获得平衡因子的大小；
控制模块，用于根据所述平衡因子的极性和所述平衡因子的大小，获得平衡因子；将所述平衡因子引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，以对三电平逆变器的中点电位进行平衡控制。
所述计算模块，其计算所述电压差值和所述中点电流值的乘积，若所述乘积大于零，则所述平衡因子的极性为正；若所述乘积小于零，则所述平衡因子的极性为负；
所述调节模块，其将所述电压差值通过PI调节器进行调节，对调节后获得的数值取其绝对值，得到平衡因子的大小。
从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法和装置，仅需采集三电平逆变器交流侧三相电流和直流侧上下电容电压信号，无需额外采集三相电压，且无需再对参考电压所属小扇区进行讨论。通过调节平衡因子对七段式SVPWM算法中正负小矢量的作用时间，进而达到中点电位的平衡效果，使三电平逆变器运行在平稳状态下。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个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说明书一个或多个实施例，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为本说明书一个或多个实施例的三电平逆变器主电路示意图；
图2为本说明书一个或多个实施例的基于电流极性划分的三电平SVPWM矢量空间示意图；
图3为本说明书一个或多个实施例的基于电流极性的中点电位平衡控制方法的流程示意图；
图4为本说明书一个或多个实施例的基于电流极性的中点电位平衡控制装置示意图；
图5为本说明书一个或多个实施例的基于电流极性的中点电位平衡控制方法的又一流程示意图；
图6为本说明书一个或多个实施例的引入平衡因子后第1大扇区1小扇区SVPWM算法七段式触发作用时间示意图；
图7(a)和图7(b)分别为本说明书一个或多个实施例的三电平逆变器在使用本发明所述控制方法前后直流侧上下电容电压效果示意图；
图8为本说明书一个或多个实施例的应用本发明所述方法的液压蓄能式波浪能发电系统示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、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，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明实施例中公开了一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法，仅需采集三电平逆变器交流侧三相电流极性和直流侧上下电容电压信号，根据三相电流极性对三电平矢量空间进行划分，在每一个大扇区内，六个小扇区下作用的冗余小矢量都是相同的，因此在平衡因子极性判断中，无需再详细讨论参考电压所属哪个小扇区，简化了平衡因子算法中判断环节。
在本说明书的一个实施例中，提供的一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法，包括：
采集三电平逆变器交流侧的三相电流极性，根据三相电流极性划分三电平矢量空间，所述三电平矢量空间包括六个大扇区。其中，三相电流极性通过正、负来表示，三电平矢量空间为正六边形，每隔60°为一个扇区，共分成六个大扇区。
根据大扇区的位置，令中点电流值等于其所在大扇区内小矢量产生的中点电流值；获取三电平逆变器直流侧上下两个电容的电压差值。其中大扇区内的小矢量可以是正小矢量或者是负小矢量，根据大扇区不同的位置来确定中点电流值。
根据电压差值和中点电流值，获得平衡因子的极性。其中，平衡因子的极性根据电压差值和中点电流值的乘积来判定，若乘积大于零，则平衡因子的极性为正；若乘积小于零，则平衡因子的极性为负。
调节电压差值，对调节后的电压差值取其绝对值，获得平衡因子的大小。
根据平衡因子的极性和平衡因子的大小，获得平衡因子；将平衡因子引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，以对三电平逆变器的中点电位进行平衡控制。其中平衡因子等于平衡因子的极性和平衡因子的大小的乘积。
在本说明书的其中一个实施例中，可以实时采集三电平逆变器交流侧的三相电流极性，则对应的平衡因子的极性和平衡因子的大小也随着发生变化，进而得到实时变化的平衡因子。
如图1所示，为本说明书一个或多个实施例的三电平逆变器主电路示意图，包括直流电源Udc、直流侧上下两个电容C1和C2、A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂，每相桥臂由四个带续流二极管的功率管组成，可选的，每相桥臂的功率管为IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。其中，A相桥臂的四个IGBT分别为Sa1、Sa2、Sa3和Sa4，B相桥臂的四个IGBT分别为Sb1、Sb2、Sb3和Sb4，C相桥臂的四个IGBT分别为Sc1、Sc2、Sc3和Sc4。P、O、N分别为上下两个电容的上端点、中点和下端点；交流侧由电阻和电感串联作为负载。
定义图1中三相电流(ia、ib、ic)以及中点电流i0的方向如箭头所示。
请参阅图3，为本发明一个或多个实施例的基于电流极性的中点电位平衡控制方法的流程示意图，包括：
步骤S101，采集三电平逆变器交流侧的三相电流极性，根据三相电流极性划分三电平矢量空间，所述三电平矢量空间包括六个大扇区，标记六个大扇区N分别为1、2、3、4、5、6。
具体请参见图2，图2是本说明书一个或多个实施例的基于电流极性划分的三电平SVPWM矢量空间示意图。如图2所示，第1扇区是从-30°到30°，第2扇区是从30°到90°，以此类推，每间隔60°为一个扇区，直至第6扇区。图中的1、0、-1分别代表三电平逆变器三个电位状态，即Udc/2、0和-Udc/2，三相三电平逆变器共有33＝27个矢量，根据矢量空间可分为四类：零矢量、小矢量、中矢量以及大矢量。其中零矢量和大矢量不会产生中点电流；中矢量虽然会产生中点电流，但由于其不可控，故无法调节；小矢量存在冗余状态，且一对冗余小矢量产生的中点电流正好相反，故通过合理分配正负小矢量的作用时间即可实现中点电位的平衡。
根据小矢量对中点电位不同的影响效果，小矢量可分为正小矢量和负小矢量，小矢量与中点电流的关系表达为：
Figure BDA0002375191910000061
Figure BDA0002375191910000071
其中，交流侧三相电流极性与大扇区的对应关系为：
Figure BDA0002375191910000072
从图2中可以看出，基于电流极性划分大扇区后，每个大扇区内均只有一对冗余状态小矢量。例如，在第1大扇区中的冗余状态小矢量包括正小矢量(0 -1 -1)和负小矢量(10 0)，第2大扇区中的冗余状态小矢量包括正小矢量(1 1 0)和负小矢量(0 0 -1)，第3大扇区中的冗余状态小矢量包括正小矢量(-1 0 -1)和负小矢量(0 1 0)。
步骤S102，根据大扇区的位置，令中点电流值等于其所在大扇区内小矢量产生的中点电流值。若大扇区为奇数值，令中点电流值等于其所在大扇区内负小矢量产生的中点电流值；若大扇区为偶数值，令中点电流值等于其所在大扇区内正小矢量产生的中点电流值。具体的，若大扇区N＝1、3、5，令中点电流值i0等于其所在大扇区内负小矢量产生的中点电流值iabc，其中iabc为ia、ib或ic；若大扇区N＝2、4、6，令中点电流值i0等于其所在大扇区内正小矢量产生的中点电流值iabc。
例如，若大扇区N＝1，则中点电流值i0等于负小矢量(1 0 0)产生的中点电流值ia；若大扇区N＝2，则中点电流值i0等于正小矢量(1 1 0)产生的中点电流值ic；若大扇区N＝3，则中点电流值i0等于负小矢量(0 1 0)产生的中点电流值ib。
本发明采用中心对称的七段式SVPWM算法，基于SVPWM开关状态作用次序制定原则，按电流极性划分完扇区后，对1、3、5大扇区而言，矢量状态次序为：正小矢量→X→X→负小矢量→X→X→正小矢量；对2、4、6大扇区而言，矢量状态次序为：负小矢量→X→X→正小矢量→X→X→负小矢量。其中的X为零矢量、中矢量、大矢量或者或者其它扇区的正负小矢量。具体来说，图2中36个小扇区的矢量状态次序为：
Figure BDA0002375191910000081
Figure BDA0002375191910000091
步骤S103，获取三电平逆变器直流侧上下两个电容的电压差值。上、下两个电容C1和C2的电压分别为Uc1和Uc2，其电压差值ΔU＝Uc1-Uc2。
步骤S104，根据电压差值和中点电流值，获得平衡因子的极性。具体的，计算所述电压差值和所述中点电流值的乘积，若乘积大于零，则平衡因子的极性为正；若乘积小于零，则平衡因子的极性为负。
其原理在于，当ΔU>0时，说明中点电位偏低，需要充电。若此时中点电流i0>0，说明会进一步放电导致中点电位继续降低，此时要抑制这种情况发生则要减小正小矢量作用时间而增大负小矢量作用时间；当ΔU>0时，i0<0时，则要增大正小矢量作用时间而减小负小矢量作用时间；当ΔU<0时，中点电位偏高，需要放电，同样需根据中点电流极性对正负小矢量进行调节，且因为不同扇区内起始小矢量不同，所以平衡因子的极性也与扇区位置有关，具体为：
Figure BDA0002375191910000092
Figure BDA0002375191910000101
因此，对1、3、5大扇区，中点电流值i0参考成负小矢量对应的中点电流值，在算法上即令i0＝-iabc，则此时平衡因子的正负不再与扇区有关。即当ΔU i0>0,则取平衡因子的极性S＝1，若ΔU i0<0,则取平衡因子的极性S＝-1。
同理，对2、4、6大扇区，中点电流值i0参考成正小矢量对应的中点电流值，在算法上即令i0＝iabc，则此时平衡因子的正负不再与扇区有关。即当ΔU i0>0,则取平衡因子的极性S＝1，若ΔU i0<0,则取平衡因子的极性S＝-1。
步骤S105，调节电压差值，对调节后的电压差值取其绝对值，获得平衡因子的大小。具体的，将电压差值ΔU通过PI调节器进行调节，对调节后获得的数值取其绝对值，得到平衡因子的大小K。由于正负小矢量的作用时间不能小于零，所以PI调节器的调节区间为[-0.25,0.25]，即调节后的数值范围需限制在[-0.25,0.25]的幅度范围内。
步骤S106，根据平衡因子的极性和平衡因子的大小，获得平衡因子。即计算平衡因子的极性S和平衡因子的大小K二者的乘积，得到平衡因子k。
步骤S107，将平衡因子k引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，以对三电平逆变器的中点电位进行平衡控制。
在未引入平衡因子时，七段触发时间分别为：T1/4、T2/2、T3/2、T1/2、T3/2、T2/2和T1/4，由于小矢量均出现在首尾和中间，即T1时间内，按前述步骤得到的平衡因子k，引入到七段时间分配后的触发时间变为：T1(1/4+k)、T2/2、T3/2、2T1(1/4-k)、T3/2、T2/2和T1(1/4+k)。
即七段式触发时间分别由T1/4、T2/2、T3/2、T1/2、T3/2、T2/2和T1/4，调节后变为T1(1/4+k)、T2/2、T3/2、2T1(1/4-k)、T3/2、T2/2和T1(1/4+k)，其中，T1、T2和T3分别为基本矢量的作用时间。
如图6所示，是以第1大扇区的第1小扇区为例，引入平衡因子k后，SVPWM算法的七段式触发作用时间的示意图。
第1大扇区的第1小扇区的矢量状态次序为(0 -1 -1)→(0 -1 0)→(0 0 0)→(10 0)→(0 0 0)→(0 -1 0)→(0 -1 -1)，如前述36个小扇区的矢量状态次序表中所示，每一个矢量分别作用在SVPWM算法七段式中的每一段中。
平衡因子k影响的是本大扇区内的小矢量的作用时间，即第1大扇区内的正小矢量和负小矢量的作用时间。如图6所示，在第一段和第七段，正小矢量(0 -1 -1)的作用时间由T1/4调节成T1(1/4+k)；在中间第四段，负小矢量(1 0 0)的作用时间由T1/2调节成2(1/4-k)T1。而第二段和第六段的负小矢量(0 -1 0)，不是第1大扇区内的小矢量，因此不采用平衡因子k对其进行调节；第三段和第五段为零矢量，不受平衡因子k的影响。因此，平衡因子k引入七段式SVPWM算法后，调节了正小矢量和负小矢量的作用时间，实现了三电平逆变器的中点电位的平衡控制。
图7(a)和图7(b)分别为三电平逆变器在使用本发明所述控制方法前后直流侧上下电容电压效果示意图。从图7(a)中可以看到，在未使用本发明的平衡控制方法时，直流侧上下电容电压会发生较为明显的漂移现象，上下电容充放电不均，导致上下电容的电压不平衡。随着横坐标中时间的延长，上下电容电压的差值逐渐增大，加重中点电位的不平衡现象。
而在使用本发明的平衡控制方法后，如图7(b)中可以看到，横坐标是时间，上下纵坐标分别是上下电容的电压值。随着时间的增加，上下电容的电压保持着恒定的等同的状态，上下电容的电压值的数值相同，有效实现了中点电位的平衡控制。
图8是应用了本发明所述的平衡控制方法的液压蓄能式波浪能发电系统示意图，从图中可以看到，本发明的液压蓄能式波浪能发电系统从左至右包括：浮子、双作用液压缸、单向阀、气囊式蓄能器、压力表、滤器、油箱、减压阀、液压自治控制系统、定量液压马达、永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Generator，PMSG)、机侧变流器控制系统、网侧变流器控制系统、上下两个电容C1和C2、电抗器、断路器以及升压变压器。
其工作原理为，浮子随波浪运动对液压缸做功，并将能量储存在蓄能器中，蓄能器可以是气囊式蓄能器。蓄能器压力不断增加，到达上限值时，液压自治控制系统启动液压马达，带动永磁同步电机旋转发出幅值与频率均变化的交流电，经整流、逆变装置后，变为频率与幅值一定、且满足并网标准的交流电。
在图示系统中，液压缸为双作用的液压缸，液压马达为定量液压马达，系统中还设置了单向阀、减压阀等相应阀装置。液压马达带动永磁同步电机运转后，同时还能降转速信号发送到机侧变流器控制系统，同时，永磁同步电机在旋转后将电压电流信号发送到机侧变流器控制系统。机侧变流器控制系统驱动三电平逆变器中的直流侧电压转变为网侧变流器控制系统驱动控制的交流侧电压。
机侧变流器将发电机侧幅值频率变化的交流转换为稳定的直流，可以实现有功率和无功的解耦控制，通过调节发电机的转速给定值来控制发电机的电磁转矩，进而控制发电机输出的有功功率。
网侧变流器将直流电逆变成与电网电压幅值、频率、相位都相同的交流电，方便对功率因数进行控制，有效补偿电网中存在的无功功率。通过网侧变流器输出的交流电，幅值和频率较稳定，谐波含量较少。
逆变装置中的直流侧和交流侧之间通过上下两个电容C1和C2连接，二者对应的电压为Uc1和Uc2，直流侧和交流侧均通过SVPWM的七段式算法控制。机侧变流器控制系统与网侧变流器控制系统之间的电压是直流电压Udc，上下两个电容电压差值为ΔU，在交流侧连接有电抗器，可以是电阻和电感串联作为负载，之后与断路器、升压变压器连接，升压变压器与电网连接。
此外，网侧变流器控制系统还能发送短路信号到断路器，由断路器控制电路的通断。负载端还能够将电压电流信号发送到网侧变流器控制系统，不同的部件之间的相互连接作用形成整个液压蓄能式波浪能发电系统。其中，逆变装置承担直流侧稳压及有功、无功解耦任务，且负责直流侧中点电位平衡，以降低交流侧电流谐波，提高并网电能质量。
可选的，图5为本说明书一个或多个实施例的基于电流极性的中点电位平衡控制方法的又一流程示意图。
实时采集三电平逆变器交流侧的三相电流极性，根据三相电流极性划分三电平矢量空间，三电平矢量空间包含六个大扇区，标记大扇区N＝1、2、3、4、5、6。
若所述大扇区N＝1、3、5，令中点电流值i0等于其所在大扇区内负小矢量产生的中点电流iabc，即i0＝-iabc；若大扇区N＝2、4、6，令中点电流值i0等于其所在大扇区内正小矢量产生的中点电流iabc，即i0＝iabc。
获取三电平逆变器直流侧上下两个电容C1和C2的电压Uc1和Uc2，计算得到电压差值ΔU＝Uc1-Uc2，根据电压差值ΔU与中点电流值i0二者乘积的正负，得到平衡因子的极性S。
若ΔU i0>0，则平衡因子的极性S＝1，若ΔU i0<0，则平衡因子的极性S＝-1。
将三电平逆变器直流侧上下两个电容的电压差值ΔU通过PI调节器进行调节，对获得的数值取绝对值，得到平衡因子的大小K；
计算平衡因子的极性S和平衡因子的大小K的乘积，得到实时变化的平衡因子k。将平衡因子k引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，以对三电平逆变器的中点电位进行平衡控制。
在本说明书的其中一个实施例中，还提供了一种基于电流极性的中点电位平衡控制装置200，用于实现前述任意一个实施例中所述的基于电流极性的中点电位平衡控制方法，如图4所示。
本发明的中点电位平衡控制装置200包括采集模块201、获取模块202、计算模块203、调节模块204和控制模块205。
其中，采集模块201，用于采集三电平逆变器交流侧的三相电流极性，根据三相电流极性划分三电平矢量空间，三电平矢量空间包括六个大扇区；
获取模块202，用于根据大扇区的位置，令中点电流值等于其所在大扇区内小矢量产生的中点电流值；获取三电平逆变器直流侧上下两个电容的电压差值；
计算模块203，用于根据电压差值和中点电流值，获得平衡因子的极性；
调节模块204，用于调节电压差值，对调节后的电压差值取其绝对值，获得平衡因子的大小；
控制模块205，用于根据平衡因子的极性和平衡因子的大小，获得平衡因子；将平衡因子引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，以对三电平逆变器的中点电位进行平衡控制。
其中，计算模块203，其计算电压差值和中点电流值的乘积，若乘积大于零，则平衡因子的极性为正；若乘积小于零，则平衡因子的极性为负；
调节模块204，其将电压差值通过PI调节器进行调节，对调节后获得的数值取其绝对值，得到平衡因子的大小。
上述实施例的装置用于实现前述实施例中任意一项相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
本发明仅需采集三电平逆变器交流侧三相电流极性和直流侧上下电容电压信号，根据三相电流极性对三电平矢量空间进行划分，在每一个大扇区内，六个小扇区下作用的冗余小矢量都是相同的，因此在平衡因子的极性判断中，无需再详细讨论参考电压所属哪个小扇区，简化了平衡因子算法中的判断环节。平衡因子大小则由PI调节器进行调节得到。最终，通过调节平衡因子对七段式触发中正负小矢量的作用时间，进而达到中点电位平衡的效果，使三电平逆变器运行在平稳状态下。
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；在本公开的思路下，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说明书一个或多个实施例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。
本说明书一个或多个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，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法，其特征在于，包括：
采集三电平逆变器交流侧的三相电流极性，根据所述三相电流极性划分三电平矢量空间，所述三电平矢量空间包括六个大扇区；
根据所述大扇区的位置，令中点电流值等于其所在大扇区内小矢量产生的中点电流值；获取所述三电平逆变器直流侧上下两个电容的电压差值；
根据所述电压差值和所述中点电流值，获得平衡因子的极性；
调节所述电压差值，对所述调节后的电压差值取其绝对值，获得平衡因子的大小；
根据所述平衡因子的极性和所述平衡因子的大小，获得平衡因子；将所述平衡因子引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，以对三电平逆变器的中点电位进行平衡控制。
2.根据权利要求1所述的基于电流极性的中点电位平衡控制方法，其特征在于，标记所述六个大扇区N分别为1、2、3、4、5、6，若所述大扇区N＝1、3、5，令所述中点电流值等于其所在大扇区内负小矢量产生的中点电流值；若所述大扇区N＝2、4、6，令所述中点电流值等于其所在大扇区内正小矢量产生的中点电流值。
3.根据权利要求1所述的基于电流极性的中点电位平衡控制方法，其特征在于，所述根据所述电压差值和所述中点电流值，获得平衡因子的极性，包括：
计算所述电压差值和所述中点电流值的乘积，若所述乘积大于零，则所述平衡因子的极性为正；若所述乘积小于零，则所述平衡因子的极性为负。
4.根据权利要求1所述的基于电流极性的中点电位平衡控制方法，其特征在于，所述调节所述电压差值，对所述调节后的电压差值取其绝对值，包括：将所述电压差值通过PI调节器进行调节，对调节后获得的数值取其绝对值，得到平衡因子的大小。
5.根据权利要求1所述的基于电流极性的中点电位平衡控制方法，其特征在于，所述根据所述平衡因子的极性和所述平衡因子的大小，获得平衡因子，包括：计算所述平衡因子的极性和所述平衡因子的大小二者的乘积，得到平衡因子。
6.根据权利要求2所述的基于电流极性的中点电位平衡控制方法，所述三电平逆变器包括A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂，其特征在于，所述三相电流极性与所述大扇区的对应关系为：
Figure FDA0002375191900000021
7.根据权利要求4所述的基于电流极性的中点电位平衡控制方法，其特征在于，所述PI调节器的调节区间为[-0.25,0.25]。
8.根据权利要求1所述的基于电流极性的中点电位平衡控制方法，其特征在于，令所述平衡因子为k，将所述平衡因子k引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，使得七段式触发时间由T1/4、T2/2、T3/2、T1/2、T3/2、T2/2和T1/4，调节后变为T1(1/4+k)、T2/2、T3/2、2T1(1/4-k)、T3/2、T2/2和T1(1/4+k)，其中，T1、T2和T3分别为基本矢量的作用时间。
9.一种基于电流极性的中点电位平衡控制装置，用于实现如权利要求1至8任意一项所述的基于电流极性的中点电位平衡控制方法，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集三电平逆变器交流侧的三相电流极性，根据所述三相电流极性划分三电平矢量空间，所述三电平矢量空间包括六个大扇区；
获取模块，用于根据所述大扇区的位置，令中点电流值等于其所在大扇区内小矢量产生的中点电流值；获取所述三电平逆变器直流侧上下两个电容的电压差值；
计算模块，用于根据所述电压差值和所述中点电流值，获得平衡因子的极性；
调节模块，用于调节所述电压差值，对所述调节后的电压差值取其绝对值，获得平衡因子的大小；
控制模块，用于根据所述平衡因子的极性和所述平衡因子的大小，获得平衡因子；将所述平衡因子引入七段式SVPWM算法中，调节正负小矢量的作用时间，以对三电平逆变器的中点电位进行平衡控制。
10.根据权利要求9所述的基于电流极性的中点电位平衡控制装置，其特征在于，
所述计算模块，其计算所述电压差值和所述中点电流值的乘积，若所述乘积大于零，则所述平衡因子的极性为正；若所述乘积小于零，则所述平衡因子的极性为负；
所述调节模块，其将所述电压差值通过PI调节器进行调节，对调节后获得的数值取其绝对值，得到平衡因子的大小。
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