CN114123827A - 一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法 - Google Patents

一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，包括：通过虚拟矢量方法对三电平逆变器空间矢量图进行了重新划分，以此保证中点钳位型三电平逆变器的中点电压平衡和共模电压抑制，本发明利用内接多边形压缩技术，对重新划分的三电平逆变器空间电压矢量图进行压缩，保证进入过调制后中点电压的平衡以及避免三电平逆变器大电压矢量在过调制区的直接切换，通过调制度圆将空间电压矢量图划分为线性调制区、过调制Ⅰ区和过调制Ⅱ区。根据本发明，对过调制Ⅰ区的设计能够提高过调制区逆变器的输出波形质量，在面对中点钳位型三电平逆变器做直流‑交流变换的场景，具有较高的实用价值和广阔的应用前景。

Description

一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制 方法
技术领域
本发明涉及三电平逆变器过调制的技术领域，特别涉及一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法。
背景技术
中点钳位型三电平逆变器相比于两电平逆变器，三电平逆变器拓扑结构具有更大的输出容量、更高的输出电流及更好的波形输出质量，以上优点使得中点钳位型三电平逆变器结构在各种场合得到广泛的应用，例如高速磁浮列车的高功率变流单元，以及各种电力传动场合。
一方面，由于中点钳位型三电平逆变器拓扑结构，需要保证直流侧上、下电容的电压平衡，即中点电位平衡才能保证逆变器的正常工作，另一方面，三电平常用于高压大功率的应用场景，在高压大功率工况下，共模电压的增大会引起电磁干扰，在旋转电机的驱动中，会造成电机材料的退化。因此，需要保证中点电压平衡的同时，尽可能地降低共模电压对系统带来的不利影响。
过调制算法是一种为了满足人们在工业设计中对逆变器输出电压利用率要求的不断提升而产生的控制算法，随着对于过调制理论研究的不断深入，其算法理论也被应用于诸多领域。尽管其具有诸多优点，但其同时也存在着一些有待进一步解决的问题，如：
(1)谐波问题
运用过调制算法时会不可避免地会引入额外谐波，致使电机转矩脉动增大，输出效率降低。
(2)中点电位平衡问题
在过调制算法中，当参考矢量超出空间矢量图大正六边形边界时，算法将会对其矢量幅值进行修改，使之被重新回到正六边形范围内或边缘上，此过程将致使参与合成的矢量作用时间产生变化，影响直流侧上、下电容的充放电情况，最终引发逆变器直流侧中点电位不平衡状况。
常用过调制策略包括四种，分别是典型双模式过调制策略、典型单模式过调制策略、最小幅值误差过调制策略和最小相角过调制策略。最小相角误差过调制策略方法简单易于实现，但其最大调制度有限，不能充分利用直流母线电压；最小幅值误差策略具有更大的调制度，但其波形输出质量较差；典型单模式策略通过线性计算代替查表简化计算过程，但仍然具有较差的波形输出质量，且在电机系统中容易造成推力波动增大，致使效率降低；典型双模式策略具有更好的波形输出质量，但其计算过程相对复杂。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，能够实现逆变器中点电位平衡及共模电压抑制，该方法使得逆变器在过调制区域波形输出质量提高，适用于精度较高的工况，应用范围广泛。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，包括以下步骤：
S1、计算系统给定参考电压矢量Uref的调制度MI，判断参考电压Uref所在区域是线性调制区、过调制Ⅰ区或过调制Ⅱ区；
S2、所在区域若为线性调制区，即MI∈[0,0.866]，通过参考电压矢量Uref的相角α判断所在扇区，根据最近三矢量原则，对参考电压矢量Uref进行调制；
S3、所在区域若为过调制Ⅰ区，即MI∈[0.866，0.909]，通过参考电压矢量Uref的相角α判断矢量运行至补偿区或等效区，并对参考电压矢量Uref及其相角α进行修正，对修正后的参考电压矢量Uref *进行调制；
S4、所在区域若为过调制Ⅱ区，即MI∈[0.909，1]，通过参考电压矢量Uref的相角α判断矢量运行至保持区或等效区，对等效区参考电压矢量Uref及其相角α进行修正，对修正后的参考电压矢量Uref *进行调制，在保持区内输出最近基本电压矢量并保持。
优选的，所述步骤S1中参考电压矢量Uref由系统控制器给定，计算调制度MI，若MI∈[0,0.866]为线性调制区，进行步骤S2；若MI∈[0.866，0.909]过调制Ⅰ区，进行步骤S3；若MI∈[0.909，1]为过调制Ⅱ区，进行步骤S4。
优选的，所述过调制Ⅰ区其范围[0.866,0.909]，界定基本原则是面积等效，通过补偿电压对缺损电压进行补偿，补偿电压的调制度MI*可表示为
Figure BDA0003401421370000031
其中MI*表示补偿区的参考电压矢量调制度，MI表示参考电压矢量调制度。
优选的，所述过调制模式一为将所述参考电压矢量Uref的调制度MI计算的得到实际输出参考电压矢量Uref *的调制度MI*，根据参考电压矢量Uref的相角α将过调制Ⅰ区划分为等效区和补偿区，判断参考电压矢量Uref所在区域，并进行对应的幅值和相角修正。以第一扇区为例，补偿区范围
Figure BDA0003401421370000032
等效区范围
Figure BDA0003401421370000033
θ为调制度MI*对应电压矢量圆与大六边形在第一扇区交点，在该交点作大正六边形边界的垂线与MI对应电压矢量圆的交点的相角，所作两条垂线为等效区与补偿区的分界线，θ可由下式计算：
Figure BDA0003401421370000034
其中，
Figure BDA0003401421370000041
分界线与横轴的交点到原点距离为r，r为一中间计算变量。
优选的，所述调制Ⅰ区等效区对应相角范围内的参考电压矢量Uref将进行等效处理，其等效原则为向大正六边形边界做垂线，垂足对应的电压矢量Uref *为实际输出的电压矢量，其调制度为：
Figure BDA0003401421370000042
其中，
Figure BDA0003401421370000043
Figure BDA0003401421370000044
l1为参考矢量Uref距右侧大矢量距离，l2为垂线距离，l3为垂足距右侧大矢量距离。
经过修正的参考电压矢量Uref *的相角α'为：
Figure BDA0003401421370000045
则实际合成的参考电压矢量
Figure BDA0003401421370000046
相角为α'。
优选的，所述对补偿后MI*对应电压矢量Uref *的相角α'进行计算，α'计算公式为：
Figure BDA0003401421370000047
其中，
Figure BDA0003401421370000048
修正后，补偿区实际输出电压矢量幅值为
Figure BDA0003401421370000049
相角为α'。
优选的，所述过调制Ⅱ区，根据相角α划分为等效区和保持区，保持区范围
Figure BDA00034014213700000410
等效区范围
Figure BDA00034014213700000411
αh为保持角，且过调制Ⅱ区的过调制模式二中等效区的参考电压矢量Uref及其相角α的修正方法与所述过调制Ⅰ区等效区的修正方法保持一致，过调制模式二中保持区的矢量输出为：保持区所对应时域内，保持输出保持区内的大正六边形顶点的基本电压矢量。
优选的，所述保持角αh的值可根据参考电压矢量Uref的调制度MI计算得到：
Figure BDA0003401421370000051
优选的，所述保持区内进行对空间电压矢量图最近大矢量进行作用时间计算，所述等效区内进行计算修正后的电压矢量Uref *与相角α'对Uref *进行调制，计算合成矢量作用时间，所述空间电压矢量图通过考虑中点电位平衡和共模电压抑制的虚拟矢量合成方法进行重新划分，所述共模电压抑制方法摒弃产生共模电压大于
Figure BDA0003401421370000052
的8个基本电压矢量，包括[1 1 1]、[-1 -1 -1]两个零矢量，[0 -1 -1]、[-1 0 -1]、[-1 -1 0]、[1 1 0]、[0 1 1]、[10 1]六个冗余小矢量，只有19个基本电压矢量参与合成，所述开关状态1表示上方两个开关管关断、其余开通；0表示中间两个开关管关断、其余开通；-1表示下方两个开关管关断、其余开通。
优选的，在所述共模电压抑制方法基础上，利用19个基本电压矢量进行虚拟矢量合成，所述虚拟矢量合成规则为使用一个中矢量及其垂直的一个小矢量进行矢量合成，以此保证中点电压的平衡，所述虚拟矢量的合成组合包括：usv1＝[1 0 -1]+[0 -1 0]、usv2＝[0 1 -1]+[1 0 0]、usv3＝[-1 1 0]+[0 0 -1]、usv4＝[-1 0 1]+[0 1 0]、usv5＝[0 -1 1]+[-1 0 0]、usv6＝[1 -1 0]+[0 0 1]。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
(1)利用内接多边形压缩技术，对重新划分的三电平逆变器空间电压矢量图进行压缩，保证进入过调制后中点电压的平衡以及避免三电平逆变器大电压矢量在过调制区的直接切换，通过调制度圆将空间电压矢量图划分为线性调制区、过调制Ⅰ区和过调制Ⅱ区。
(2)针对中点钳位型三电平逆变器提出了一种过调制策略，能够实现中点电压的平衡，并且能够抑制共模电压，将其限制在直流母线电压的六分之一内，减少高压工况下的电磁干扰，除此之外，通过内接多边形压缩保证进入过调制区域后逆变器中点电位的平衡，同时避免空间电压矢量中大矢量的直接切换。
(3)本发明所提方法对过调制Ⅰ区的设计能够提高过调制区逆变器的输出波形质量，在面对中点钳位型三电平逆变器做直流-交流变换的场景，如高速磁浮列车牵引、电力拖动等领域，具有较高的实用价值和广阔的应用前景。
附图说明
图1为根据本发明的基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法的流程框图；
图2为根据本发明的基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法的考虑共模电压抑制的空间电压矢量图；
图3为根据本发明的基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法的考虑中点电位平衡和共模电压抑制的虚拟矢量合成示意图；
图4为根据本发明的基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法的考虑中点电压平衡和共模电压抑制的空间电压矢量图；
图5为根据本发明的基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法的过调制Ⅰ区参考电压修正示意图；
图6为根据本发明的基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法的过调制Ⅱ区参考电压修正示意图；
图7为根据本发明的基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法的过调制Ⅰ区压缩后参考电压及实际电压运行轨迹示意图；
图8为根据本发明的基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法的过调制Ⅱ区压缩后参考电压及实际电压运行轨迹示意图。
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。
参照图1-8，一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，包括以下步骤：
S1、计算系统给定参考电压矢量Uref的调制度MI，判断参考电压Uref所在区域是线性调制区、过调制Ⅰ区或过调制Ⅱ区，所述参考电压矢量Uref由系统控制器给定，计算调制度MI，若MI∈[0,0.866]为线性调制区，进行步骤S2；若MI∈[0.866，0.909]过调制Ⅰ区，进行步骤S3；若MI∈[0.909，1]为过调制Ⅱ区，进行步骤S4；
S2、所在区域若为线性调制区，即MI∈[0,0.866]，通过参考电压矢量Uref的相角α判断所在扇区，根据最近三矢量原则，对参考电压矢量Uref进行调制，所述三矢量原则，根据其所在扇区确定，通过虚拟矢量重新划分，空间电压矢量图划分为12个小扇区，小扇区顶点分别对应两个大矢量和一个虚拟矢量。所述调制方法可以是传统的伏秒平衡计算矢量作用时间方法，也可以通过图形几何关系计算各相的占空比或者通过载波实现；
S3、所在区域若为过调制Ⅰ区，即MI∈[0.866，0.909]，通过参考电压矢量Uref的相角α判断矢量运行至补偿区或等效区，并对参考电压矢量Uref及其相角α进行修正，对修正后的参考电压矢量Uref *进行调制，所述过调制Ⅰ区补偿区，其范围随MI的变化而变化，根据参考电压矢量Uref的相角α判断；
S4、所在区域若为过调制Ⅱ区，即MI∈[0.909，1]，通过参考电压矢量Uref的相角α判断矢量运行至保持区或等效区，对等效区参考电压矢量Uref及其相角α进行修正，对修正后的参考电压矢量Uref *进行调制，在保持区内输出最近基本电压矢量并保持，所述过调制Ⅱ区，其调制度MI∈[0.909，1]。其特征在于，当参考电压矢量Uref运行至过调制Ⅱ区时，根据参考电压矢量Uref相角α判断处在等效区或保持区，当参考电压矢量Uref的相角
Figure BDA0003401421370000081
位于保持区，此时保持区对应时域内，保持输出保持区内的大电压矢量；当参考电压矢量Uref的相角
Figure BDA0003401421370000082
位于等效区，通过过调制Ⅰ区等效区的参考电压矢量及相角修正方法对其修正。
进一步的，所述步骤S1中参考电压矢量Uref由系统控制器给定，计算调制度MI，若MI∈[0,0.866]为线性调制区，进行步骤S2；若MI∈[0.866，0.909]过调制Ⅰ区，进行步骤S3；若MI∈[0.909，1]为过调制Ⅱ区，进行步骤S4。
进一步的，所述过调制Ⅰ区其范围[0.866，0.909]，界定基本原则是面积等效，通过补偿电压对缺损电压进行补偿，补偿电压的调制度MI*可表示为
Figure BDA0003401421370000083
其中MI*表示补偿区的参考电压矢量调制度，MI表示参考电压矢量调制度。
进一步的，所述过调制模式一为将所述参考电压矢量Uref的调制度MI计算的得到实际输出参考电压矢量Uref *的调制度MI*，根据参考电压矢量Uref的相角α将过调制Ⅰ区划分为等效区和补偿区，判断参考电压矢量Uref所在区域，并进行对应的幅值和相角修正。以第一扇区为例，补偿区范围
Figure BDA0003401421370000091
等效区范围
Figure BDA0003401421370000092
θ为调制度MI*对应电压矢量圆与大六边形在第一扇区交点，在该交点作大正六边形边界的垂线与MI对应电压矢量圆的交点的相角，所作两条垂线为等效区与补偿区的分界线，θ可由下式计算：
Figure BDA0003401421370000093
其中，
Figure BDA0003401421370000094
分界线与横轴的交点到原点距离为r，r为一中间计算变量，因此，第一扇区补偿区范围
Figure BDA0003401421370000095
所述过调制Ⅰ区等效区，其范围
Figure BDA0003401421370000096
若给定参考电压矢量幅值Uref相角为α，调制度为MI。以第一扇区为例，给定参考矢量Uref端点向大正六边形边界作垂线l1，长度为：
Figure BDA0003401421370000097
给定参考矢量Uref距大矢量长度|l2|：
Figure BDA0003401421370000098
计算得到垂足至右侧大矢量距离为：
Figure BDA0003401421370000099
计算得到等效后的参考电压矢量Uref *的调制度MI*为：
Figure BDA00034014213700000910
计算等效后的参考电压矢量Uref *的相角α'为：
Figure BDA00034014213700000911
则逆变器实际输出的参考电压矢量
Figure BDA0003401421370000101
相角为α'。
进一步的，所述调制Ⅰ区等效区对应相角范围内的参考电压矢量Uref将进行等效处理，其等效原则为向大正六边形边界做垂线，垂足对应的电压矢量Uref *为实际输出的电压矢量，其调制度为：
Figure BDA0003401421370000102
其中，
Figure BDA0003401421370000103
Figure BDA0003401421370000104
l1为参考矢量Uref距右侧大矢量距离，l2为垂线距离，l3为垂足距右侧大矢量距离。
经过修正的参考电压矢量Uref *的相角α'为：
Figure BDA0003401421370000105
则实际合成的参考电压矢量
Figure BDA0003401421370000106
相角为α'。
进一步的，所述对补偿后MI*对应电压矢量Uref *的相角α'进行计算，α'计算公式为：
Figure BDA0003401421370000107
其中，
Figure BDA0003401421370000108
修正后，补偿区实际输出电压矢量幅值为
Figure BDA0003401421370000109
相角为α'。
进一步的，所述过调制Ⅱ区，根据相角α划分为等效区和保持区，保持区范围
Figure BDA00034014213700001010
等效区范围
Figure BDA00034014213700001011
αh为保持角，且过调制Ⅱ区的过调制模式二中等效区的参考电压矢量Uref及其相角α的修正方法与所述过调制Ⅰ区等效区的修正方法保持一致，过调制模式二中保持区的矢量输出为：保持区所对应时域内，保持输出保持区内的大正六边形顶点的基本电压矢量。
进一步的，所述保持角αh的值可根据参考电压矢量Uref的调制度MI计算得到：
Figure BDA0003401421370000111
进一步的，所述保持区内进行对空间电压矢量图最近大矢量进行作用时间计算，所述等效区内进行计算修正后的电压矢量Uref *与相角α'对Uref *进行调制，计算合成矢量作用时间，所述空间电压矢量图通过考虑中点电位平衡和共模电压抑制的虚拟矢量合成方法进行重新划分，所述共模电压抑制方法摒弃产生共模电压大于
Figure BDA0003401421370000112
的8个基本电压矢量，包括[1 1 1]、[-1 -1 -1]两个零矢量，[0 -1 -1]、[-1 0 -1]、[-1 -1 0]、[1 1 0]、[0 1 1]、[1 0 1]六个冗余小矢量，只有19个基本电压矢量参与合成，所述开关状态1表示上方两个开关管关断、其余开通；0表示中间两个开关管关断、其余开通；-1表示下方两个开关管关断、其余开通。
进一步的，在所述共模电压抑制方法基础上，利用19个基本电压矢量进行虚拟矢量合成，所述虚拟矢量合成规则为使用一个中矢量及其垂直的一个小矢量进行矢量合成，以此保证中点电压的平衡，所述虚拟矢量的合成组合包括：usv1＝[1 0 -1]+[0 -1 0]、usv2＝[0 1 -1]+[1 0 0]、usv3＝[-1 1 0]+[0 0 -1]、usv4＝[-1 0 1]+[0 1 0]、usv5＝[0 -1 1]+[-1 0 0]、usv6＝[1 -1 0]+[0 0 1]。
如附图1-3所示，为本发明中中点钳位型三电平逆变器的空间电压矢量图，其中虚拟矢量的合成为一个中矢量及与其垂直的一个小矢量，共有6个虚拟矢量，分别为：usv1＝[10 -1]+[0 -1 0]、usv2＝[0 1 -1]+[1 0 0]、usv3＝[-1 1 0]+[0 0 -1]、usv4＝[-1 0 1]+[01 0]、usv5＝[0 -1 1]+[-1 0 0]、usv6＝[1 -1 0]+[0 0 1]。
下面结合附图对本发明的双模式过调制策略进行进一步说明。
首先，定义调制度
Figure BDA0003401421370000121
计算系统给定参考电压矢量Uref的调制度MI，判断给定参考电压矢量所在区域，线性调制区范围[0,0.866],过调制Ⅰ区[0.866，0.909]和过调制Ⅱ区[0.909，1]；根据系统给定参考电压矢量Uref所在区域，若为线性调制区则根据伏秒平衡原则进行矢量调制；若为过调制Ⅰ区则进行过调制模式一；若为过调制Ⅱ区则进行过调制模式二。
下一步，结合附图4进一步说明过调制Ⅰ区过调制模式一的具体实施方式。首先，根据系统给定参考电压矢量Uref的调制度MI，计算补偿电压矢量的调制度MI*，以保证缺损电压与补偿电压的面积相等；其次，计算等效区与补偿区的分界角θ；再次，根据系统给定参考电压矢量Uref的相角α判断运行区域，以第一扇区为例进行说明，当
Figure BDA0003401421370000122
时为补偿区，
Figure BDA0003401421370000123
为等效区。再次，根据本发明中所提出的等效区和补偿区的电压矢量修正方法，分别得到等效区及补偿区内修正后的电压矢量
Figure BDA0003401421370000124
相角α'；最后，通过伏秒平衡的矢量合成方法对修正后的电压矢量计算各相占空比或各合成矢量的作用时间。
下一步，结合附图5进一步说明过调制Ⅱ区过调制模式二的具体实施方式。首先，根据系统给定参考电压矢量Uref的调制度MI；其次，根据本发明中保持角αh与调制度MI数学关系，计算保持角αh；其次，根据系统给定参考电压矢量Uref的相角α判断运行区域，同样地，以第一扇区为例进行说明，当
Figure BDA0003401421370000125
时为保持区，当
Figure BDA0003401421370000126
时为等效区；再次，若
Figure BDA0003401421370000131
根据本发明中所提等效区的电压矢量修正方法计算修正后的电压矢量
Figure BDA0003401421370000132
相角α'，若
Figure BDA0003401421370000133
根据保持区的电压输出规则，在保持区对应时域内，确定要保持输出的大电压矢量，第一扇区中，大矢量为[1 -1 -1]或[1 1 -1]；最后，通过伏秒平衡的矢量合成方法对等效区内修正后的电压矢量计算各相占空比或各合成矢量的作用时间。
下一步，结合图6和图7说明本发明所提出的过调制区内电压矢量的运行轨迹情况，因为考虑到三电平逆变器的开关状态无法在1和-1间直接切换，并且要保证在进入过调制区后中点电位仍然保持平衡，因此通过内接多边形压缩，引入压缩系数λ，λ∈(0，1)。因此，本专利中修正后实际输出的电压矢量轨迹小于大正六边形边界，避免了逆变器开关状态1和-1间的直接切换，同时能够对过调制区的电压矢量进行矢量合成，提高了输出波形质量，同时保证了进入过调制区后中点电压的平衡。
这里说明的术语符号及处理方式和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、计算系统给定参考电压矢量Uref的调制度MI，判断参考电压Uref所在区域是线性调制区、过调制Ⅰ区或过调制Ⅱ区；
S2、所在区域若为线性调制区，即MI∈[0,0.866]，通过参考电压矢量Uref的相角α判断所在扇区，根据最近三矢量原则，对参考电压矢量Uref进行调制；
S3、所在区域若为过调制Ⅰ区，即MI∈[0.866，0.909]，通过参考电压矢量Uref的相角α判断矢量运行至补偿区或等效区，并对参考电压矢量Uref及其相角α进行修正，对修正后的参考电压矢量Uref *进行调制；
S4、所在区域若为过调制Ⅱ区，即MI∈[0.909，1]，通过参考电压矢量Uref的相角α判断矢量运行至保持区或等效区，对等效区参考电压矢量Uref及其相角α进行修正，对修正后的参考电压矢量Uref *进行调制，在保持区内输出最近基本电压矢量并保持。
2.如权利要求1所述的一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，其特征在于，所述步骤S1中参考电压矢量Uref由系统控制器给定，计算调制度MI，若MI∈[0,0.866]为线性调制区，进行步骤S2；若MI∈[0.866，0.909]过调制Ⅰ区，进行步骤S3；若MI∈[0.909，1]为过调制Ⅱ区，进行步骤S4。
3.如权利要求2所述的一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，其特征在于，所述过调制Ⅰ区其范围[0.866，0.909]，界定基本原则是面积等效，通过补偿电压对缺损电压进行补偿，补偿电压的调制度MI*可表示为
Figure FDA0003401421360000021
其中MI*表示补偿区的参考电压矢量调制度，MI表示参考电压矢量调制度。
4.如权利要求3所述的一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，其特征在于，所述过调制模式一为将所述参考电压矢量Uref的调制度MI计算的得到实际输出参考电压矢量Uref *的调制度MI*，根据参考电压矢量Uref的相角α将过调制Ⅰ区划分为等效区和补偿区，判断参考电压矢量Uref所在区域，并进行对应的幅值和相角修正。以第一扇区为例，补偿区范围
Figure FDA0003401421360000022
等效区范围
Figure FDA0003401421360000023
θ为调制度MI*对应电压矢量圆与大六边形在第一扇区交点，在该交点作大正六边形边界的垂线与MI对应电压矢量圆的交点的相角，所作两条垂线为等效区与补偿区的分界线，θ可由下式计算：
Figure FDA0003401421360000024
其中，
Figure FDA0003401421360000025
分界线与横轴的交点到原点距离为r，r为一中间计算变量。
5.如权利要求4所述的一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，其特征在于，所述调制Ⅰ区等效区对应相角范围内的参考电压矢量Uref将进行等效处理，其等效原则为向大正六边形边界做垂线，垂足对应的电压矢量Uref *为实际输出的电压矢量，其调制度为：
Figure FDA0003401421360000026
其中，
Figure FDA0003401421360000027
Figure FDA0003401421360000031
l1为参考矢量Uref距右侧大矢量距离，l2为垂线距离，l3为垂足距右侧大矢量距离。
经过修正的参考电压矢量Uref *的相角α'为：
Figure FDA0003401421360000032
则实际合成的参考电压矢量
Figure FDA0003401421360000033
相角为α'。
6.如权利要求5所述的一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，其特征在于，所述对补偿后MI*对应电压矢量Uref *的相角α'进行计算，α'计算公式为：
Figure FDA0003401421360000034
其中，
Figure FDA0003401421360000035
修正后，补偿区实际输出电压矢量幅值为
Figure FDA0003401421360000036
相角为α'。
7.如权利要求6所述的一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，其特征在于，所述过调制Ⅱ区，根据相角α划分为等效区和保持区，保持区范围
Figure FDA0003401421360000037
等效区范围
Figure FDA0003401421360000038
αh为保持角，且过调制Ⅱ区的过调制模式二中等效区的参考电压矢量Uref及其相角α的修正方法与所述过调制Ⅰ区等效区的修正方法保持一致，过调制模式二中保持区的矢量输出为：保持区所对应时域内，保持输出保持区内的大正六边形顶点的基本电压矢量。
8.如权利要求7所述的一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，其特征在于，所述保持角αh的值可根据参考电压矢量Uref的调制度MI计算得到：
Figure FDA0003401421360000041
9.如权利要求7所述的一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，其特征在于，所述保持区内进行对空间电压矢量图最近大矢量进行作用时间计算，所述等效区内进行计算修正后的电压矢量Uref *与相角α'对Uref *进行调制，计算合成矢量作用时间，所述空间电压矢量图通过考虑中点电位平衡和共模电压抑制的虚拟矢量合成方法进行重新划分，所述共模电压抑制方法摒弃产生共模电压大于
Figure FDA0003401421360000042
的8个基本电压矢量，包括[111]、[-1-1-1]两个零矢量，[0-1-1]、[-10-1]、[-1-10]、[110]、[011]、[101]六个冗余小矢量，只有19个基本电压矢量参与合成，所述开关状态1表示上方两个开关管关断、其余开通；0表示中间两个开关管关断、其余开通；-1表示下方两个开关管关断、其余开通。
10.如权利要求9所述的一种基于虚拟矢量的中点钳位型三电平逆变器双模式过调制方法，其特征在于，在所述共模电压抑制方法基础上，利用19个基本电压矢量进行虚拟矢量合成，所述虚拟矢量合成规则为使用一个中矢量及其垂直的一个小矢量进行矢量合成，以此保证中点电压的平衡，所述虚拟矢量的合成组合包括：usv1＝[1 0 -1]+[0 -1 0]、usv2＝[0 1 -1]+[1 0 0]、usv3＝[-1 1 0]+[0 0 -1]、usv4＝[-1 0 1]+[0 1 0]、usv5＝[0 -1 1]+[-1 0 0]、usv6＝[1 -1 0]+[0 0 1]。
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