CN112087157B - 一种三电平变流器的调制方法及三电平变流器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种三电平变流器的调制方法及控制方法，所述调制方法其包括：将参考电压矢量在三相静止坐标系下进行投影，分别获得三相电压瞬时值；根据所述三相电压瞬时值计算电压矢量作用时间；根据所述矢量作用时间计算扇区区域修正量；根据所述矢量作用时间和扇区区域修正量计算占空比修正量；根据所述占空比修正量分别计算三相占空比值。通过更简单的计算过程，能够获得与传统SVPWM调制方法相同的调制效果，且不包含扇区区域判断、大量三角函数运算以及查表操作等内容，具有更高的运算速度，有利于提高数字控制系统的实时性。

Description

一种三电平变流器的调制方法及三电平变流器
技术领域
本申请涉及多电平变流器技术领域，具体涉及一种三电平变流器的调制方法、控制方法及三电平变流模块和三电平变流器。
背景技术
随着高压大功率的泵类、风机类电机的广泛应用，传统的低压变频技术已经不能满足现代工业的需求，三电平变流器以其输出电压谐波含量小、电压变化率低、开关频率低、损耗小、对功率器件要求低等优点在中高压大功率应用场合获得了广泛关注。
三电平变流器的输出性能主要取决于变流器所采用的调制方法。空间电压矢量调制方法(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)具有输出电压谐波含量低、直流电压利用率高、易于数字化实现等优点，因而被广泛应用于三电平变流器的控制中。
在三电平变流器的控制中，为合成参考电压矢量，传统SVPWM调制方法需进行电压矢量作用时间计算、扇区区域判断以及根据参考电压矢量所处的位置进行电压矢量排布等运算步骤。整个包含大量的三角函数计算、查表操作等内容，过程比较复杂，极大的消耗了数字控制器的运算资源，降低了整个控制系统的实时性，不利于SVPWM调制方法在三电平变流器中的推广应用。
为简化SVPWM调制方法，通常可将该调制方法在60°坐标系下实施，以此来减少参考电压矢量合成过程中的三角函数运算。但在三电平变流器各相占空比的求取过程当中，仍需进行查表操作等耗费数字控制器大量硬件资源的运算流程。
发明内容
基于此，本申请提供了一种三电平变流器的调制方法，包括：
将参考电压矢量在三相静止坐标系下进行投影，分别获得三相电压瞬时值；
根据所述三相电压瞬时值计算电压矢量作用时间；
根据所述矢量作用时间计算扇区区域修正量；
根据所述矢量作用时间和扇区区域修正量计算占空比修正量；
根据所述占空比修正量分别计算三相占空比值。
根据本申请的一些实施例，所述将参考电压矢量在三相静止坐标系下进行投影，分别获得三相电压瞬时值，包括：
按照以下公式分别获得三相电压瞬时值，
Figure BDA0002655636060000021
Figure BDA0002655636060000022
Figure BDA0002655636060000023
Figure BDA0002655636060000024
其中，us为参考电压矢量，Urm为参考电压矢量的幅值，ω为参考电压矢量的旋转角频率，t为时间变量，
Figure BDA0002655636060000025
为参考电压矢量的初始相位角，usa为A相电压瞬时值、usb为B相电压瞬时值、usc为C相电压瞬时值。
根据本申请的一些实施例，所述将参考电压矢量在三相静止坐标系下进行投影，分别获得三相电压瞬时值，还包括：
根据采集的直流母线电压，对所述三相电压瞬时值进行标幺化获得三相电压标幺值；
根据所述三相电压标幺值，按照以下公式获得一组参考标幺值，
umax_pu＝max{usa_pu,usb_pu,usc_pu}
umid_pu＝mid{usa_pu,usb_pu,usc_pu}
umin_pu＝min{usa_pu,usb_pu,usc_pu}
uabs_max_pu＝max{|usa_pu|,|usb_pu|,|usc_pu|}
其中usa_pu、usb_pu和usc_pu分别为三相电压标幺值，|usa_pu|、|usb_pu|和|usc_pu|分别为三相电压标幺值的绝对值，函数max、mid和min分别为求取集合中最大值、中间值和最小值的函数，umax_pu为第一参考标幺值，umid_pu为第二参考标幺值，umin_pu为第三参考标幺值，uabs_max_pu为第四参考标幺值。
根据本申请的一些实施例，所述根据所述占空比修正量分别计算三相占空比值，包括：
按照以下公式计算三相占空比值，
Figure BDA0002655636060000031
其中，da、db和dc分别为三相占空比值，usa_pu、usb_pu和usc_pu分别为三相电压标幺值，umid_pu为第二参考标幺值，△d为占空比修正量。
根据本申请的一些实施例，所述根据所述三相电压瞬时值计算电压矢量作用时间，包括：
按照以下公式计算所述电压矢量作用时间，
Figure BDA0002655636060000032
其中，t0为第一矢量作用时间，t4为第二矢量作用时间，t5为第三矢量作用时间。
根据本申请的一些实施例，根据所述矢量作用时间计算扇区区域修正量，包括：
对比所述第一参考标幺值和第四参考标幺值，按照以下公式计算所述扇区区域修正量，
Δd0＝t0
Figure BDA0002655636060000041
其中，△d0为第一扇区区域修正量，△d4为第二扇区区域修正量。
根据本申请的一些实施例，根据所述矢量作用时间和扇区区域修正量计算占空比修正量，包括：
按照以下公式定义占空比补偿方向k，
Figure BDA0002655636060000042
按照以下公式定义补偿使能变量m和n，
Figure BDA0002655636060000043
Figure BDA0002655636060000044
按照以下公式计算占空比修正量，
Δd＝0.5(Δd4·m+Δd0·n)·k
其中，△d为占空比修正量，△d0为第一扇区区域修正量，△d4为第二扇区区域修正量。
根据本申请的一些实施例，所述参考电压矢量包括：达到控制目标时所述三电平变流器需要输出的电压矢量，由变流器闭环控制。
根据本申请的一些实施例，所述参考电压矢量包括：
旋转矢量，与ABC三相静止坐标系各相轴线的夹角随时间规律性变化，ABC三相对称，相位角互差120度。
本申请还提供一种三电平变流器的控制方法，包括：
根据采集的三相电网电压，利用锁相技术提取电网电压的相位角；
将所述三相电网电压变换到两相同步旋转坐标系中，根据所述相位角获得第一电压分量和第二电压分量；
将采集到的三相电网电流变换到两相同步旋转坐标系中，根据所述相位角获得第一电流分量和第二电流分量；
计算所述三电平变流器输出的瞬时无功功率；
根据第一电压分量、第一电流分量、第二电流分量和采集的直流母线电压，获得参考电压矢量第一分量；
根据所述第二电压分量、第一电流分量、第二电流分量和瞬时无功功率，获得参考电压矢量第二分量；
根据所述参考电压矢量第一分量和所述参考电压矢量第二分量获得参考电压矢量；
根据所述参考电压矢量使用上述调制方法获得三相占空比；
根据所述三相占空比值控制所述三电平变流器各个开关管的开通与关断。
本申请还提供一种三电平变流模块，执行上述的控制方法，其特征在于，包括：
三相桥臂，其中每一相桥臂均至少包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管。
根据本申请的一些实施例，所述三电平变流模块包括：
当所述三相占空比值中某一相占空比dx为正值时，该相桥臂输出脉冲排布方式为两端排布；
当所述三相占空比值中某一相占空比dx为负值时，该相桥臂输出脉冲排布方式为中心排布；
其中，x为a、b或c。
根据本申请的一些实施例，所述三电平变流模块，还包括：
当所述三相占空比值中某一相占空比dx为正值时，该相桥臂第一开关管的驱动信号为两端排布的脉冲信号且占空比为dx，第二开关管保持常开状态，第三开关管的驱动信号与第一开关管互补，第四开关管保持常闭状态；
当所述三相占空比值中某一相占空比dx为负值时，该相桥臂第四开关管的驱动信号为中心排布的脉冲信号且占空比为-dx，第三开关管保持常开状态，第二开关管的驱动信号与第四开关管互补，第一开关管保持常闭状态。
本申请还提供一种三电平变流器，执行上述控制方法，包括：
多绕组变压器，
一组上述三电平变流模块，分别与所述多绕组变压器的副边绕组相连；
所述三电平变流模块的直流侧串联，串联后的直流正、负端引出。
本申请还提供一种三电平变流器控制电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述控制方法。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。
图1根据本申请示例实施例的三电平变流器调制方法流程图；
图2根据本申请示例实施例的三电平变流器占空比计算过程示意图；
图3根据本申请示例实施例的三电平变流器的控制方法流程图；
图4根据本申请示例实施例的三电平变流器的控制过程系统示意图；
图5根据本申请第一示例实施例的三电平变流模块拓扑结构图；
图6根据本申请第二示例实施例的三电平变流模块拓扑结构图；
图7根据本申请第三示例实施例的三电平变流模块拓扑结构图；
图8根据本申请第四示例实施例的三电平变流模块拓扑结构图；
图9根据本申请第一示例实施例的三电平变流模块桥臂脉冲示意图；
图10A根据本申请第一示例实施例的桥臂中第一开关管中脉冲示意图；
图10B根据本申请第一示例实施例的桥臂中第二开关管中脉冲示意图；
图10C根据本申请第一示例实施例的桥臂中第三开关管中脉冲示意图；
图10D根据本申请第一示例实施例的桥臂中第四开关管中脉冲示意图；
图11根据本申请第二示例实施例的三电平变流器桥臂脉冲示意图；
图12A根据本申请第二示例实施例的桥臂中第一开关管中脉冲示意图；
图12B根据本申请第二示例实施例的桥臂中第二开关管中脉冲示意图；
图12C根据本申请第二示例实施例的桥臂中第三开关管中脉冲示意图；
图12D根据本申请第二示例实施例的桥臂中第四开关管中脉冲示意图；
图13根据本申请例实施例三电平变流器组成示意图；
图14根据本申请第一示例实施例的三电平变流器调制波形对比图；
图15根据本申请第二示例实施例的三电平变流器调制波形对比图；
图16根据本申请第三示例实施例的三电平变流器调制波形对比图；
图17根据本申请示例实施例的三电平变流器控制电子设备组成框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本申请概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，可能不是按比例的。附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的，因此不能用于限制本申请的保护范围。
本发明人发现，当前的三电平变流器SVPWM调制方法中，求取各相占空比的过程十分复杂，包含大量的三角函数运算、查表操作等，耗费硬件资源的空间，不便于在数字控制器中实施，从而减低了三电平变流器调制的实时性。针对以上问题本申请拟提供一种三电平变流器调制过程中的调制方法，通过更为简单的计算过程可以获得与传统SVPWM调制方法同等效果的调制结果，在保证调制效果的前提下缩短控制周期、提高实时性。
以下将结合附图，详细介绍本申请的技术方案。
图1根据本申请示例实施例的三电平变流器调制方法流程图。
图2根据本申请示例实施例的三电平变流器占空比计算过程示意图。
如图1、图2所示，本申请提供的三电平变流器调制方法包括：
在步骤S110，将参考电压矢量在三相静止坐标系下进行投影，分别获得三相电压瞬时值。
在三电平变流器的调制过程中，将所述三电平变流器控制系统达到目标值需要输出的电压矢量定义为参考电压矢量us，由所述三电平变流器闭环控制。根据本申请的示例实施例，在计算三相占空比时，首先将参考电压矢量us在ABC三相静止坐标系下进行投影，分别获得三相电压瞬时值usa、usb、usc。
参考电压矢量us为旋转矢量，与ABC三相静止坐标系各相轴线的夹角随时间规律性变化，ABC三相对称，相位角互差120度。参考电压矢量us有不同的表达形式，本申请对此不作限定。根据本申请的示例实施例，参考电压矢量us可以采用以下公式进行表示：
Figure BDA0002655636060000091
其中，Urm为参考电压矢量的幅值，ω为参考电压矢量的旋转角频率，t为时间变量，
Figure BDA0002655636060000092
为参考电压矢量的初始相位角。
相应地，可以按照以下公式分别获得三相电压瞬时值：
Figure BDA0002655636060000093
Figure BDA0002655636060000094
Figure BDA0002655636060000095
其中，usa为A相电压瞬时值、usb为B相电压瞬时值、usc为C相电压瞬时值。
在步骤S120，根据所述三相电压瞬时值计算矢量作用时间。如图2所示，获取三相电压瞬时值usa、usb、usc后，可以根据采集的三电平变流器直流母线电压udc，对所述三相电压瞬时值进行标幺化，获得三相电压标幺值usa_pu、usb_pu和usc_pu。其中，usa_pu＝2usa/udc、usb_pu＝2usb/udc、usc_pu＝2usc/udc。
接下来进行电压排序，根据三相电压标幺值usa_pu、usb_pu和usc_pu，按照以下公式获得一组参考标幺值：
umax_pu＝max{usa_pu,usb_pu,usc_pu}
umid_pu＝mid{usa_pu,usb_pu,usc_pu}
umin_pu＝min{usa_pu,usb_pu,usc_pu}
uabs_max_pu＝max{|usa_pu|,|usb_pu|,|usc_pu|}
式中usa_pu、usb_pu和usc_pu分别为三相电压标幺值，|usa_pu|、|usb_pu|和|usc_pu|分别为三相电压标幺值的绝对值，函数max、mid和min分别为求取集合中最大值、中间值和最小值的函数，umax_pu为第一参考标幺值，umid_pu为第二参考标幺值，umin_pu为第三参考标幺值，uabs_max_pu为第四参考标幺值。
获得一组参考标幺值后，可以按照以下公式计算出电压矢量作用时间t0、t4、t5：
Figure BDA0002655636060000101
其中，t0为第一矢量作用时间，t4为第二矢量作用时间，t5为第三矢量作用时间。
在步骤S130，根据所述电压矢量作用时间计算扇区区域修正量。根据本申请的示例实施例，计算出电压矢量作用时间后，对比所述第一参考标幺值umax_pu和第四参考标幺值uabs_max_pu，按照以下公式计算出扇区区域修正量△d4和△d0：
Δd0＝t0
Figure BDA0002655636060000102
其中，△d0为第一扇区区域修正量，△d4为第二扇区区域修正量。
在步骤S140，根据所述电压矢量作用时间和扇区区域修正量计算占空比修正量。
如图2所示，在占空比修正量的计算过程中，需要按照以下公式定义占空比补偿方向k：
Figure BDA0002655636060000103
按照以下公式定义补偿使能变量m和n：
Figure BDA0002655636060000104
Figure BDA0002655636060000105
根据一组参考标幺值和电压矢量作用时间，获得空比补偿方向k、补偿使能变量m和n后，可以按照以下公式计算占空比修正量△d：
Δd＝0.5(Δd4·m+Δd0·n)·k。
在步骤S150，根据所述占空比修正量分别计算三相占空比值。获得占空比修正量△d后，根据一组参考标幺值中的第二参考标幺值和三相电压标幺值，可以按照以下公式计算出三相占空比值da、db和dc：
Figure BDA0002655636060000111
在本申请提供的三相调制方法中，当占空比修正量△d＝0时，三相占空比da、db和dc的计算公式可以表示为：
Figure BDA0002655636060000112
与常规基于零序电压注入的三相占空比计算公式一致。
通过上述简单的计算过程就可以获得三相占空比，不需要大量的三角函数运算以及繁琐的查表操作，便于在数字控制器中实施，而且可以缩短计算时间。
图3根据本申请示例实施例的三电平变流器的控制方法流程图。
图4根据本申请示例实施例的三电平变流器的控制过程系统示意图。
如图3、图4所示，根据本申请的示例实施例，还提供一种三电平变流器控制方法，包括：
在步骤S210，根据采集的三相电网电压，利用锁相技术提取电网电压的相位角。如图4所示，采集三相电网电压uga、ugb和ugc，可以利用PLL锁相技术提取电网电压的相位角θ。
在步骤S220，将所述三相电网电压变换到两相同步旋转坐标系中，根据所述相位角获得第一电压分量和第二电压分量。如图4所示，可以将三相电网电压uga、ugb和ugc根据相位角θ变换到两相d、q同步旋转坐标系，求得电网电压第一电压分量ugd(d轴分量)和第二电压分量ugq(q轴分量)。
在步骤S230，将采集到的三相电网电流变换到两相同步旋转坐标系中，根据所述相位角获得第一电流分量和第二电流分量。如图4所示，同样的，可以将采集到的三相电网电流iga、igb和igc根据相位角θ变换到两相d、q同步旋转坐标系，求得电网电流的第一电流分量id(d轴分量)和第二电流iq(q轴分量)。
在步骤S240，计算所述三电平变流器输出的瞬时有功功率P和无功功率Q。
在步骤S250，根据第一电压分量、第一电流分量、第二电流分量和采集的直流母线电压，获得参考电压矢量第一分量。如图4所示，经直流母线电压外环和d轴电流内环双闭环控制，可以获得参参考电压矢量第一分量usd(d轴分量)。
在步骤S260，根据所述第二电压分量、第一电流分量、第二电流分量和瞬时无功功率，获得参考电压矢量第二分量。如图4所示，经无功功率外环和q轴电流内环双闭环控制，可以获得参考电压矢量第二分量usq(q轴分量)。
在步骤S270，根据所述参考电压矢量第一分量和所述参考电压矢量第二分量获得参考电压矢量。
在步骤S280，根据所述参考电压矢量使用上述调制方法获得三相占空比da、db和dc。
在步骤S290，根据所述三相占空比值,确定三电平变流器各个开关管的驱动脉冲，从而控制所述三电平变流器各个开关管的开通与关断。
图5根据本申请第一示例实施例的三电平变流模块拓扑结构图。
图6根据本申请第二示例实施例的三电平变流模块拓扑结构图。
图7根据本申请第三示例实施例的三电平变流模块拓扑结构图。
图8根据本申请第四示例实施例的三电平变流模块拓扑结构图。
本申请提供的上述调制方法和控制方法，可在图5-图8所示的三电平变流模块中执行。如图5-图8所示，三电平变流模块100均包括三相桥臂110、120和130，其中每一相桥臂均至少包括四个开关管。以桥臂110为例，其包括第一开关管Sa1、第二开关管Sa2、第三开关管Sa3和第一开关管Sa4。
图9根据本申请第一示例实施例的三电平变流器桥臂脉冲示意图。
图10A根据本申请第一示例实施例的桥臂中第一开关管中脉冲示意图。
图10B根据本申请第一示例实施例的桥臂中第二开关管中脉冲示意图。
图10C根据本申请第一示例实施例的桥臂中第三开关管中脉冲示意图。
图10D根据本申请第一示例实施例的桥臂中第四开关管中脉冲示意图。
如图5-图8所示的三电平变流模块，当某一相占空比dx为正值时，该相桥臂输出脉冲排布方式为两端排布，如图9所示。该桥臂中每个开关管中的脉冲如图10A-图10D所示，第一开关管的驱动信号为两端排布的脉冲信号且占空比为dx，第二开关管保持常开状态，第三开关管的驱动信号与第一开关管互补，第四开关管保持常闭状态。
图11根据本申请第二示例实施例的三电平变流器桥臂脉冲示意图。
图12A根据本申请第二示例实施例的桥臂中第一开关管中脉冲示意图。
图12B根据本申请第二示例实施例的桥臂中第二开关管中脉冲示意图。
图12C根据本申请第二示例实施例的桥臂中第三开关管中脉冲示意图。
图12D根据本申请第二示例实施例的桥臂中第四开关管中脉冲示意图。
如图5-图8所示的三电平变流模块，当某一相占空比dx为负值时，该相桥臂输出脉冲排布方式为中心排布，如图11所示。该相桥臂每个开关管中的脉冲如图12A-图12D所示，第四开关管的驱动信号为中心排布的脉冲信号且占空比为-dx，第三开关管保持常开状态，第二开关管的驱动信号与第四开关管互补，第一开关管保持常闭状态。
图13根据本申请例实施例三电平变流器组成示意图。
本申请还提供一种三电平变流器200，执行上述的调制方法和控制方法，包括多绕组变压器210和三电平变流模块100。其中，多绕组变压器210的每一副边绕组通过并网开关220和LCL滤波器230连接一个三电平变流模块100。三电平变流模块100的直流侧串联，串联后的直流正、负端引出。
图14根据本申请第一示例实施例的三电平变流器调制波形对比图。
图15根据本申请第二示例实施例的三电平变流器调制波形对比图。
图16根据本申请第三示例实施例的三电平变流器调制波形对比图。
图14-图16分别示出了调制度分别为0.35、0.6和0.85时，对三电平变流器分别采用本申请的SVPWM调制方法和传统SVPWM调制方法所获得A相占空比波形对比结果。可见，本申请输出的A相占空比波形与传统SVPWM输出的波形完全一致，即两者完全等效。相比较而言，本申请的调制方法在实施过程中不包含扇区区域判断、大量三角函数运算以及查表操作等内容，具有更高的运算速度，有利于提高数字控制系统的实时性。
图17根据本申请示例实施例的三电平变流器控制电子设备组成框图。
本申请还提供一种三电平变流器控制电子设备700。图17显示的电子设备700仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图17所示，电子设备700以通用计算设备的形式表现。电子设备700的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元710、至少一个存储单元720、连接不同系统组件(包括存储单元720和处理单元710)的总线730等。
存储单元720存储有程序代码，程序代码可以被处理单元710执行，使得处理单元710执行本说明书描述的根据本申请上述各实施例的方法。
存储单元720可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)7201和/或高速缓存存储单元7202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)7203。
存储单元720还可以包括具有一组(至少一个)程序模块7205的程序/实用工具7204，这样的程序模块7205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线730可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备700也可以与一个或多个外部设备7001(例如触摸屏、键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备700交互的设备通信，和/或与使得该电子设备700能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口750进行。并且，电子设备700还可以通过网络适配器760与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器760可以通过总线730与电子设备700的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备700使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
与传统的SVPWM调制方法相比，本申请的调制方法及控制方法在实施过程中不包含扇区区域判断、大量三角函数运算以及查表操作等内容，具有更高的运算速度，有利于提高数字控制系统的实时性。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (12)

1.一种三电平变流器的调制方法，其特征在于，包括：
将参考电压矢量在三相静止坐标系下进行投影，分别获得三相电压瞬时值；
根据所述三相电压瞬时值和采集的直流母线电压进行标幺化，获得三相电压标幺值，并根据以下公式计算电压矢量作用时间t0、t4、t5：
Figure FDA0003171778810000011
其中，umax_pu为所述三相电压标幺值中的最大值，umid_pu为所述三相电压标幺值中的中间值，umin_pu为所述三相电压标幺值中的最小值；
根据所述三相电压标幺值和所述矢量作用时间，按照以下公式计算第一扇区区域修正量△d0和第二扇区区域修正量△d4：
Δd0＝t0
Figure FDA0003171778810000012
其中，uabs_max_pu为所述三相电压标幺值中的最大绝对值；
根据所述矢量作用时间和所述第一和第二扇区区域修正量，按照以下公式计算占空比修正量△d：
Δd＝0.5(Δd4·m+Δd0·n)·k，
其中，m、n为补偿使能变量且m、n∈{0,1}，k为补偿方向且k∈{-1,1}；
根据所述占空比修正量分别计算三相占空比值。
2.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述将参考电压矢量在三相静止坐标系下进行投影，分别获得三相电压瞬时值，包括：
按照以下公式分别获得三相电压瞬时值，
Figure FDA0003171778810000013
Figure FDA0003171778810000014
Figure FDA0003171778810000015
Figure FDA0003171778810000021
其中，us为参考电压矢量，Urm为参考电压矢量的幅值，ω为参考电压矢量的旋转角频率，t为时间变量，
Figure FDA0003171778810000022
为参考电压矢量的初始相位角，usa为A相电压瞬时值、usb为B相电压瞬时值、usc为C相电压瞬时值。
3.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述根据所述占空比修正量分别计算三相占空比值，包括：
按照以下公式计算三相占空比值，
Figure FDA0003171778810000023
其中，da、db和dc分别为三相占空比值，usa_pu、usb_pu和usc_pu分别为三相电压标幺值。
4.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，根据所述矢量作用时间和所述第一和第二扇区区域修正量计算占空比修正量，包括：
按照以下公式定义占空比补偿方向k，
Figure FDA0003171778810000024
按照以下公式定义补偿使能变量m和n，
Figure FDA0003171778810000025
Figure FDA0003171778810000026
5.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述参考电压矢量包括：达到控制目标时所述三电平变流器需要输出的电压矢量，由变流器闭环控制。
6.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，所述参考电压矢量包括：
旋转矢量，与ABC三相静止坐标系各相轴线的夹角随时间规律性变化，ABC三相对称，相位角互差120度。
7.一种三电平变流器的控制方法，其特征在于，包括：
根据采集的三相电网电压，利用锁相技术提取电网电压的相位角；
将所述三相电网电压变换到两相同步旋转坐标系中，根据所述相位角获得第一电压分量和第二电压分量；
将采集到的三相电网电流变换到两相同步旋转坐标系中，根据所述相位角获得第一电流分量和第二电流分量；
计算所述三电平变流器输出的瞬时无功功率；
根据第一电压分量、第一电流分量、第二电流分量和采集的直流母线电压，获得参考电压矢量第一分量；
根据所述第二电压分量、第一电流分量、第二电流分量和瞬时无功功率，获得参考电压矢量第二分量；
根据所述参考电压矢量第一分量和所述参考电压矢量第二分量获得参考电压矢量；
根据所述参考电压矢量使用权利要求1-6中任一项所述的调制方法获得三相占空比；
根据所述三相占空比值控制所述三电平变流器各个开关管的开通与关断。
8.一种三电平变流模块，执行权利要求7所述的控制方法，其特征在于，包括：
三相桥臂，其中每一相桥臂均至少包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管。
9.根据权利要求8所述的三电平变流模块，其特征在于，包括：
当所述三相占空比值中某一相占空比dx为正值时，该相桥臂输出脉冲排布方式为两端排布；
当所述三相占空比值中某一相占空比dx为负值时，该相桥臂输出脉冲排布方式为中心排布；
其中，x为a、b或c。
10.根据权利要求8所述的三电平变流模块，其特征在于，包括：
当所述三相占空比值中某一相占空比dx为正值时，该相桥臂第一开关管的驱动信号为两端排布的脉冲信号且占空比为dx，第二开关管保持常开状态，第三开关管的驱动信号与第一开关管互补，第四开关管保持常闭状态；
当所述三相占空比值中某一相占空比dx为负值时，该相桥臂第四开关管的驱动信号为中心排布的脉冲信号且占空比为-dx，第三开关管保持常开状态，第二开关管的驱动信号与第四开关管互补，第一开关管保持常闭状态。
11.一种三电平变流器，执行权利要求7中所述的控制方法，其特征在于，包括：
多绕组变压器，
一组如权利要求8-10中任一项所述的三电平变流模块，分别与所述多绕组变压器的副边绕组相连；
所述三电平变流模块的直流侧串联，串联后的直流正、负端引出。
12.一种三电平变流器控制电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现权利要求7中所述的控制方法。
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