CN111371334A - 单相三电平变换器中点电位平衡控制方法、控制器及系统 - Google Patents

单相三电平变换器中点电位平衡控制方法、控制器及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于单相三电平变换器领域，提供了单相三电平变换器中点电位平衡控制方法、控制器及系统，其中，该控制方法包括生成标幺化后的参考电压矢量并判断其所在扇区；选择扇区内两个电压矢量作为基本电压矢量参与参考电压矢量的合成，根据每个扇区选择的基本电压矢量来获取矢量作用次序并计算其在一个开关周期内的时间分配；生成PWM信号。其解决了传统SVPWM调制策略在三电平NPC变换器中点电位平衡控制的不足，提高了变流器的工作性能，应用前景广阔。

Description

单相三电平变换器中点电位平衡控制方法、控制器及系统
技术领域
本发明属于单相三电平变换器控制领域，尤其涉及一种单相三电平变换器中点电位平衡控制方法、控制器及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
多电平变换器具有耐压等级高、输出谐波小等优势，广泛应用于电动汽车充放电、新能源发电、电机拖动等领域。其中二极管钳位式的三电平变换器，又名中性点钳位变换器(Neutral Point Clamped，NPC)，是应用较多的方案之一。但是，三电平NPC变换器存在固有的中点电位不平衡问题，表现为直流侧上下电容电压存在偏差，会导致直流侧输出电压的中低次谐波含量变大，增大开关管电压应力，甚至损坏开关管，导致系统崩溃。
尤其是在电动汽车直流充电系统中，由于不同车型的动力电池包的电压、容量各不相同，负载不平衡的工况时有出现，必然会加重三电平NPC变换器的中点电位不平衡问题。优化调制策略是解决这一问题的有效手段。SVPWM调制方法具有电压利用率高、矢量选择灵活等优点备受青睐。
但是，发明人发现，由于传统SVPWM中点电位平衡算法在每个开关周期II、III扇区内，采用零矢量和冗余小矢量作为基本电压矢量合成参考电压矢量，而零矢量无调节中点电位的能力，因此，只能依靠冗余小矢量对中点电位进行调节。也就是说，在II、III扇区内，冗余小矢量的作用时间远小于开关周期，大大限制了系统对中点电位的调节能力，在负载不平衡时该问题会更为严重。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种单相三电平变换器中点电位平衡控制方法、控制器及系统，其基于半周期反向矢量进行空间矢量调制，可实现单相三电平NPC变换器在负载平衡和不平衡工况下的中点电位平衡控制。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供一种单相三电平变换器中点电位平衡控制方法。
一种单相三电平变换器中点电位平衡控制方法，包括：
生成标幺化后的参考电压矢量并判断其所在扇区；
选择扇区内两个电压矢量作为基本电压矢量参与参考电压矢量的合成，根据每个扇区选择的基本电压矢量来获取矢量作用次序并计算其在一个开关周期内的时间分配；其中，两个基本电压矢量的选取方式为：
当参考电压矢量位于I扇区或IV扇区时，采用最近矢量原则选择相应的两个基本电压矢量；当参考电压矢量位于II扇区或III扇区时，将扇区的冗余小矢量的反向矢量代替零矢量作为合成参考电压矢量的其中一个基本电压矢量；
生成PWM信号。
本发明的第二个方面提供一种单相三电平变换器中点电位平衡控制器。
一种单相三电平变换器中点电位平衡控制器，包括：
参考电压矢量生成及扇区判断模块，其用于生成标幺化后的参考电压矢量并判断其所在扇区；
时间分配模块，其用于选择扇区内两个电压矢量作为基本电压矢量参与参考电压矢量的合成，根据每个扇区选择的基本电压矢量来获取矢量作用次序并计算其在一个开关周期内的时间分配；其中，两个基本电压矢量的选取方式为：
当参考电压矢量位于I扇区或IV扇区时，采用最近矢量原则选择相应的两个基本电压矢量；当参考电压矢量位于II扇区或III扇区时，将扇区的冗余小矢量的反向矢量代替零矢量作为合成参考电压矢量的其中一个基本电压矢量；
PWM信号生成模块，其用于生成PWM信号。
本发明的第三个方面提供一种单相三电平变换器中点电位平衡控制系统。
一种单相三电平变换器中点电位平衡控制系统，包括如权利要求9所述的单相三电平变换器中点电位平衡控制器。
本发明的有益效果是：
(1)本发明能够将冗余小矢量在II、III扇区中的作用时间增大至一个开关周期，为冗余小矢量的选择提供了更大的灵活性。相比传统SVPWM，稳态误差更小、平衡速度更快。
(2)本发明能够大幅提高单相三电平变换器中点电位平衡控制能力，尤其适用于负载不平衡工况，可有效降低直流侧输出电压的中低次谐波含量，减少开关管的电压应力，提升系统可靠性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明应用的单相三电平NPC变换器负载平衡工况实施例拓扑结构图；
图2为本发明应用的单相三电平NPC变换器负载不平衡工况实施例拓扑结构图；
图3(a)为传统SVPWM和本发明实施例提出的控制方法在I扇区内基本电压矢量选择方式；
图3(b)为传统SVPWM和本发明实施例提出的控制方法在II扇区内基本电压矢量选择方式；
图3(c)为传统SVPWM和本发明实施例提出的控制方法在III扇区内基本电压矢量选择方式；
图3(d)为传统SVPWM和本发明实施例提出的控制方法在IV扇区内基本电压矢量选择方式；
图4为应用本发明实施例的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法的单相三电平NPC变换器在负载突变工况下直流侧上下电容电压波形图；
图5为本发明实施例的单相三电平变换器中点电位平衡控制结构框图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。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。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
实施例一
为解决单相NPC变换器中点电位不平衡问题，本实施例的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法，是基于半周期反向矢量的新型空间矢量调制方法，可实现单相三电平NPC变换器在负载平衡和不平衡工况下的中点电位平衡控制。
在本实施例的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法中，把单相三电平NPC变换器的9种工作模式对应的开关状态定义相应的开关矢量，分别表示为V1···V9。将前述开关状态对应的开关矢量分为五类矢量，即零矢量，正小矢量，正大矢量，负小矢量和负大矢量。具体来说，V1，V5，V9为零矢量(Z)；V2，V6为正小矢量(SP)，V3为正大矢量(LP)；V4，V8为负小矢量(SN)；V7为负大矢量(LN)。
图1为单相三电平NPC变换器拓扑结构图，直流侧上电容C1的两端电压为u1，下电容C2的两端电压为u2，变换器的交流侧输入端口电压为uab。表1给出了变换器输入侧电流is>0时，不同开关状态对直流侧两个电容的影响情况。如果变换器输入侧电流is<0时，相同开关状态对直流侧两个电容的充放电状态相反。
表1变换器的工作模式与矢量类别
Figure BDA0002450558030000061
在上述矢量V1-V9中，相同类别中的矢量互为冗余矢量，它们可以合成相同的电压矢量，即V1、V5、V9互为冗余矢量，为冗余矢量Z；V2、V6互为冗余矢量，为冗余矢量SP；V4、V8互为冗余矢量，为冗余矢量SN。需说明的是，在正小矢量SP类别中的两个冗余小矢量对直流侧两个电容电压的影响相反，同理，负小矢量SN类别的两个冗余小矢量对直流侧两个电容电压的影响相反。因此可根据冗余小矢量对直流侧电容电压的影响去选择基本电压矢量，参与中点电位平衡控制。
为了增大空间矢量调制中冗余小矢量对直流侧两个电容电压的调节能力，本发明引入反向矢量的概念。反向矢量的定义如下：正小矢量(SP)和负小矢量(SN)互为反向矢量。
当参考电压矢量位于II、III扇区中，将扇区的冗余小矢量的反向矢量代替零矢量作为合成参考电压矢量的其中一个基本电压矢量，与冗余小矢量共同参与参考电压矢量的合成，此时将冗余小矢量对直流侧上下电容电压的调节时间由2*|Vref|*Ts(Vref为参考电压矢量，-0.5<Vref≤0.5)增大到一个开关周期Ts。本发明提出的调制方法增大了冗余小矢量在II、III扇区中的作用时间，为冗余小矢量的选择提供了更大的灵活性，提高对中点电位平衡控制的能力。
如图5所示，本实施例的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法采用如下步骤得到PWM信号，实现对单相三电平NPC变换器的中点电位平衡控制：
(1)通过单相三电平NPC变换器的控制策略生成标幺化后的参考电压矢量Vref。
根据变换器的开关状态可合成的电压将参考电压矢量划分为四个扇区，具体如下：
I扇区：0.5＜Vref≤1；
II扇区：0＜Vref≤0.5；
III扇区：-0.5＜Vref≤0；
IV扇区：-1≤Vref≤-0.5；
并判断其所在扇区；
(2)选择扇区内两个电压矢量作为基本电压矢量Va、Vb参与参考电压矢量Vref的合成，并根据每个扇区选择的基本电压矢量，设计矢量作用次序并计算其在一个开关周期内的时间分配；
(3)生成PWM信号。
根据本实施例提出的方法，步骤(2)中两个基本电压矢量的选取方式为：参考电压矢量位于I、IV扇区采用最近矢量原则选择相应的两个基本电压矢量；当参考电压矢量位于II、III扇区中，将扇区的冗余小矢量的反向矢量代替零矢量作为合成参考电压矢量的其中一个基本电压矢量，与冗余小矢量共同参与参考电压矢量的合成。
图3(a)-图3(d)分别为传统SVPWM和本发明实施例提出的控制方法在四个扇区内基本电压矢量选择方式；具体为，参考电压矢量在I扇区内，将正大矢量(LP)和正小矢量(SP)作为基本电压矢量；在II扇区内，将正小矢量(SP)和其反向矢量(SN)作为基本电压矢量；在III扇区内，将负小矢量(SN)和其反向矢量(SP)作为基本电压矢量；在IV扇区内，将负大矢量(LN)和负小矢量(SN)作为基本电压矢量。表2给出了四个扇区中基本电压矢量的选择方式。
表2四个扇区中基本电压矢量的选择方式
Figure BDA0002450558030000081
步骤(2)中基本电压矢量的作用时间计算表达式为
Figure BDA0002450558030000082
式中，Ta为基本电压矢量Va作用时间，Tb为矢量Vb作用时间；Ts为开关周期。
I、IV扇区中两个基本电压矢量的作用时间为
Figure BDA0002450558030000091
II、III扇区中两个基本电压矢量的作用时间为
Figure BDA0002450558030000092
其中，Vref'＝Vref/Ts。
从本实施例提供的控制方法在各扇区中的矢量选择可以看出，正大矢量(LP)和负大矢量(LN)和开关状态一一对应，正小矢量(SP)和负小矢量(SN)分别对应两种开关状态，零矢量则未使用。由于在每个开关周期内，冗余小矢量所对应的开关状态较多，因此在每个开关周期中，选用冗余小矢量作为起始矢量，表3给出了矢量作用次序及时间分配。
表3矢量作用次序及时间分配
Figure BDA0002450558030000093
在单相三电平NPC变换器，直流侧上下电容电压的差值ΔVdc的大小不仅和冗余小矢量V2、V8、V4、V6的选择有关，而且和网侧电流is有关系。在冗余小矢量中，V2，V6为正小矢量(SP)，V4、V8为负小矢量(SN)。因此，在四个扇区内均可根据冗余小矢量对直流侧电容电压的影响去选择适当的开关矢量，参与中点电位平衡控制。
而且由于本实施例的该方法在扇区II、扇区III中引入反向矢量，增大了冗余小矢量在II、III扇区中的作用时间，为冗余小矢量的选择提供了更大的灵活性，提高对中点电位平衡控制的能力，避免变换器出现在负载不平衡严重的情况下中点电位不平衡的问题。表4给出了冗余电压矢量选择方法。
表4冗余电压矢量选择方法
Figure BDA0002450558030000101
图2是单相三电平NPC变换器在负载不平衡工况下拓扑结构图。为了验证本发明提出的调制方法在单相三电平NPC变换器负载不平衡工况下的中点电位平衡能力，进行了负载突变工况下的仿真。具体仿真过程如下，负载平衡启动，R1＝100Ω，负载R2未接入；在0.2s时刻，R1的阻值保持不变，负载R2接入，R2＝50Ω；在0.35s时刻，R2的阻值变为25Ω；0.5s时，移除负载R2。其中，在0.05-0.2s和0.5-0.65s期间，变换器处于负载平衡工况，0.2s-0.5s整流器运行在负载不平衡工况。
图4给出的是单相三电平NPC变换器在负载突变工况下直流侧上下电容电压波形图。可以看出，在变换器处于负载平衡工况下，直流侧上下电容差值几乎为零，实现了直流母线电压中点电位平衡控制；在变换器处于负载不平衡工况下，0.2s第1次负载突变后，直流侧上下电容差值为2.0V，0.35s第2次负载突变后，直流侧上下电容差值为5.6V，同样实现了直流母线电压中点电位平衡控制。
实施例二
本实施例提供了一种单相三电平变换器中点电位平衡控制器。
把单相三电平NPC变换器的9种工作模式对应的开关状态定义相应的开关矢量，分别表示为V1···V9。将前述开关状态对应的开关矢量分为五类矢量，即零矢量，正小矢量，正大矢量，负小矢量和负大矢量。具体来说，V1，V5，V9为零矢量(Z)；V2，V6为正小矢量(SP)，V3为正大矢量(LP)；V4，V8为负小矢量(SN)；V7为负大矢量(LN)。
图1为单相三电平NPC变换器拓扑结构图，直流侧上电容C1的两端电压为u1，下电容C2的两端电压为u2，变换器的交流侧输入端口电压为uab。表1给出了变换器输入侧电流is>0时，不同开关状态对直流侧两个电容的影响情况。如果变换器输入侧电流is<0时，相同开关状态对直流侧两个电容的充放电状态相反。
表1
Figure BDA0002450558030000111
Figure BDA0002450558030000121
在上述矢量V1-V9中，相同类别中的矢量互为冗余矢量，它们可以合成相同的电压矢量，即V1、V5、V9互为冗余矢量，为冗余矢量Z；V2、V6互为冗余矢量，为冗余矢量SP；V4、V8互为冗余矢量，为冗余矢量SN。需说明的是，在正小矢量SP类别中的两个冗余小矢量对直流侧两个电容电压的影响相反，同理，负小矢量SN类别的两个冗余小矢量对直流侧两个电容电压的影响相反。因此可根据冗余小矢量对直流侧电容电压的影响去选择基本电压矢量，参与中点电位平衡控制。
为了增大空间矢量调制中冗余小矢量对直流侧两个电容电压的调节能力，本发明引入反向矢量的概念。反向矢量的定义如下：正小矢量(SP)和负小矢量(SN)互为反向矢量。
当参考电压矢量位于II、III扇区中，将扇区的冗余小矢量的反向矢量代替零矢量作为合成参考电压矢量的其中一个基本电压矢量，与冗余小矢量共同参与参考电压矢量的合成，此时将冗余小矢量对直流侧上下电容电压的调节时间由2*|Vref|*Ts(Vref为参考电压矢量，-0.5<Vref≤0.5)增大到一个开关周期Ts。本发明提出的调制方法增大了冗余小矢量在II、III扇区中的作用时间，为冗余小矢量的选择提供了更大的灵活性，提高对中点电位平衡控制的能力。
本实施例的单相三电平变换器中点电位平衡控制器，包括：
(1)参考电压矢量生成及扇区判断模块，其用于生成标幺化后的参考电压矢量并判断其所在扇区；
根据变换器的开关状态可合成的电压将参考电压矢量划分为四个扇区，具体如下：
I扇区：0.5＜Vref≤1；
II扇区：0＜Vref≤0.5；
III扇区：-0.5＜Vref≤0；
IV扇区：-1≤Vref≤-0.5；
(2)时间分配模块，其用于选择扇区内两个电压矢量作为基本电压矢量参与参考电压矢量的合成，根据每个扇区选择的基本电压矢量来获取矢量作用次序并计算其在一个开关周期内的时间分配；其中，两个基本电压矢量的选取方式为：
当参考电压矢量位于I扇区或IV扇区时，采用最近矢量原则选择相应的两个基本电压矢量；当参考电压矢量位于II扇区或III扇区时，将扇区的冗余小矢量的反向矢量代替零矢量作为合成参考电压矢量的其中一个基本电压矢量；
两个基本电压矢量的选取方式为：参考电压矢量位于I、IV扇区采用最近矢量原则选择相应的两个基本电压矢量；当参考电压矢量位于II、III扇区中，将扇区的冗余小矢量的反向矢量代替零矢量作为合成参考电压矢量的其中一个基本电压矢量，与冗余小矢量共同参与参考电压矢量的合成。具体为，参考电压矢量在I扇区内，将正大矢量(LP)和正小矢量(SP)作为基本电压矢量；在II扇区内，将正小矢量(SP)和其反向矢量(SN)作为基本电压矢量；在III扇区内，将负小矢量(SN)和其反向矢量(SP)作为基本电压矢量；在IV扇区内，将负大矢量(LN)和负小矢量(SN)作为基本电压矢量。表2给出了四个扇区中基本电压矢量的选择方式。
表2
Figure BDA0002450558030000141
基本电压矢量的作用时间计算表达式为
Figure BDA0002450558030000142
式中，Ta为基本电压矢量Va作用时间，Tb为矢量Vb作用时间；Ts为开关周期。
I、IV扇区中两个基本电压矢量的作用时间为
Figure BDA0002450558030000143
II、III扇区中两个基本电压矢量的作用时间为
Figure BDA0002450558030000144
其中，Vref'＝Vref/Ts。
在各扇区中的矢量选择可以看出，正大矢量(LP)和负大矢量(LN)和开关状态一一对应，正小矢量(SP)和负小矢量(SN)分别对应两种开关状态，零矢量则未使用。由于在每个开关周期内，冗余小矢量所对应的开关状态较多，因此在每个开关周期中，选用冗余小矢量作为起始矢量，表3给出了矢量作用次序及时间分配。
表3
Figure BDA0002450558030000151
在单相三电平NPC变换器，直流侧上下电容电压的差值ΔVdc的大小不仅和冗余小矢量V2、V8、V4、V6的选择有关，而且和网侧电流is有关系。在冗余小矢量中，V2，V6为正小矢量(SP)，V4、V8为负小矢量(SN)。因此，在四个扇区内均可根据冗余小矢量对直流侧电容电压的影响去选择适当的开关矢量，参与中点电位平衡控制。
而且由于在扇区II、扇区III中引入反向矢量，增大了冗余小矢量在II、III扇区中的作用时间，为冗余小矢量的选择提供了更大的灵活性，提高对中点电位平衡控制的能力，避免变换器出现在负载不平衡严重的情况下中点电位不平衡的问题。表4给出了冗余电压矢量选择方法。
表4
Figure BDA0002450558030000152
(3)PWM信号生成模块，其用于生成PWM信号。
实施例三
本实施例提供了一种单相三电平变换器中点电位平衡控制系统，其包括如实施例二所述的单相三电平变换器中点电位平衡控制器。
本实施例的单相三电平变换器中点电位平衡控制系统能够大幅提高单相三电平变换器中点电位平衡控制能力，尤其适用于负载不平衡工况，可有效降低直流侧输出电压的中低次谐波含量，减少开关管的电压应力，提升系统可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单相三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，包括：
生成标幺化后的参考电压矢量并判断其所在扇区；
选择扇区内两个电压矢量作为基本电压矢量参与参考电压矢量的合成，根据每个扇区选择的基本电压矢量来获取矢量作用次序并计算其在一个开关周期内的时间分配；其中，两个基本电压矢量的选取方式为：
当参考电压矢量位于I扇区或IV扇区时，采用最近矢量原则选择相应的两个基本电压矢量；当参考电压矢量位于II扇区或III扇区时，将扇区的冗余小矢量的反向矢量代替零矢量作为合成参考电压矢量的其中一个基本电压矢量；
生成PWM信号。
2.如权利要求1所述的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，根据变换器的开关状态可合成的电压将参考电压矢量划分为四个扇区，分别为：
I扇区：0.5＜Vref≤1；
II扇区：0＜Vref≤0.5；
III扇区：-0.5＜Vref≤0；
IV扇区：-1≤Vref≤-0.5。
其中，Vref为参考电压矢量。
3.如权利要求2所述的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，当参考电压矢量在I扇区内，将正大矢量LP和正小矢量SP作为基本电压矢量。
4.如权利要求2所述的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，当参考电压矢量在II扇区内，将正小矢量SP和其反向矢量SN作为基本电压矢量。
5.如权利要求2所述的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，当参考电压矢量在III扇区内，将负小矢量SN和其反向矢量SP作为基本电压矢量。
6.如权利要求2所述的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，当参考电压矢量在IV扇区内，将负大矢量LN和负小矢量SN作为基本电压矢量。
7.如权利要求2所述的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，I扇区和IV扇区中两个基本电压矢量的作用时间为：
Figure FDA0002450558020000021
Vref′＝Vref/Ts
其中，Ta为基本电压矢量Va作用时间，Tb为矢量Vb作用时间；Ts为开关周期。
8.如权利要求2所述的单相三电平变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，II扇区和III扇区中两个基本电压矢量的作用时间为：
Figure FDA0002450558020000022
Vref′＝Vref/Ts
其中，Ta为基本电压矢量Va作用时间，Tb为矢量Vb作用时间；Ts为开关周期。
9.一种单相三电平变换器中点电位平衡控制器，其特征在于，包括：
参考电压矢量生成及扇区判断模块，其用于生成标幺化后的参考电压矢量并判断其所在扇区；
时间分配模块，其用于选择扇区内两个电压矢量作为基本电压矢量参与参考电压矢量的合成，根据每个扇区选择的基本电压矢量来获取矢量作用次序并计算其在一个开关周期内的时间分配；其中，两个基本电压矢量的选取方式为：
当参考电压矢量位于I扇区或IV扇区时，采用最近矢量原则选择相应的两个基本电压矢量；当参考电压矢量位于II扇区或III扇区时，将扇区的冗余小矢量的反向矢量代替零矢量作为合成参考电压矢量的其中一个基本电压矢量；
PWM信号生成模块，其用于生成PWM信号。
10.一种单相三电平变换器中点电位平衡控制系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的单相三电平变换器中点电位平衡控制器。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361409A (zh) * 2011-10-14 2012-02-22 天津大学 一种三电平变换器中点电压平衡控制方法
CN104779821A (zh) * 2015-03-26 2015-07-15 西南交通大学 一种带反向矢量的二极管钳位型三电平脉冲整流器的空间矢量调制方法
CN106712557A (zh) * 2017-02-15 2017-05-24 华南理工大学 一种基于合成中矢量的t型三电平逆变器中点电位平衡方法
CN107017793A (zh) * 2017-05-02 2017-08-04 广东电网有限责任公司云浮供电局 一种三相三电平逆变电路的空间矢量调制方法和系统
CN108390582A (zh) * 2018-03-21 2018-08-10 四川大学 一种单相三电平变流器空间矢量脉宽调制优化方法
CN110350813A (zh) * 2019-07-12 2019-10-18 安徽工程大学 60°坐标系下三电平逆变器svpwm控制方法
CN110768598A (zh) * 2019-10-08 2020-02-07 北京交通大学 一种多源变换器的空间矢量调制方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361409A (zh) * 2011-10-14 2012-02-22 天津大学 一种三电平变换器中点电压平衡控制方法
CN104779821A (zh) * 2015-03-26 2015-07-15 西南交通大学 一种带反向矢量的二极管钳位型三电平脉冲整流器的空间矢量调制方法
CN106712557A (zh) * 2017-02-15 2017-05-24 华南理工大学 一种基于合成中矢量的t型三电平逆变器中点电位平衡方法
CN107017793A (zh) * 2017-05-02 2017-08-04 广东电网有限责任公司云浮供电局 一种三相三电平逆变电路的空间矢量调制方法和系统
CN108390582A (zh) * 2018-03-21 2018-08-10 四川大学 一种单相三电平变流器空间矢量脉宽调制优化方法
CN110350813A (zh) * 2019-07-12 2019-10-18 安徽工程大学 60°坐标系下三电平逆变器svpwm控制方法
CN110768598A (zh) * 2019-10-08 2020-02-07 北京交通大学 一种多源变换器的空间矢量调制方法

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