CN114640264B - 三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法及装置 - Google Patents

三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法及装置，方法包括：获取三相四线制三电平电路中各单相电路的占空比信号；基于预设规则，根据所述占空比信号的初始占空比分别确定各所述单相电路的非零电平占空比；根据对应的所述初始占空比和所述非零电平占空比生成各所述单相电路中开关管之间的PWM比较计数值；根据所述PWM比较计数值和载波进行脉宽调制，生成各个所述开关管的PWM控制信号；根据所述PWM控制信号驱动各个所述开关管，调节所述三相四线制三电平电路的母线中点电流。本发明的技术方案能够对三相四线制三电平电路母线中点电流进行有效调节。

Description

三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法及装置。
背景技术
三电平电路是拓扑为在两个电力电子开关器件串联的基础上，中性点加一对箝位二极管的逆变器，其中，三相四线制三电平电路因其能够应对三相不平衡负载，被广泛应用于不间断电源（UPS）、有源电力滤波器（APF）和储能系统等设备中。
三电平电路母线中点有电流（如图1中电流i o ）流过时，一方面，母线中点电流为低频电流，低频电流流入母线电容，由于寄生串联电阻的作用，会导致母线电容发热，造成母线电容损耗，降低三电平电路的可靠性和效率；另一方面，母线中点电流会造成母线电容电压波动，甚至会造成上下电容电压不均，危及三电平电路运行安全。
为了解决上述问题，目前常通过基于冗余小矢量的空间矢量调制方法来调节母线中点电流，但是这种方法仅适用于三相三线制三电平电路，不适用于采用正弦脉宽调制方法进行控制的三相四线制三电平电路，因此，需要一种三相四线制三电平电路母线中点电流的控制方法。
发明内容
本发明解决的问题是如何有效调节三相四线制三电平电路的母线中点电流。
为解决上述问题，本发明提供一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法及装置。
第一方面，本发明提供了一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法，包括：
获取三相四线制三电平电路中各单相电路的占空比信号；
基于预设规则，根据所述占空比信号的初始占空比分别确定各所述单相电路的非零电平占空比；
根据对应的所述初始占空比和所述非零电平占空比生成各所述单相电路中开关管之间的PWM比较计数值；
根据所述PWM比较计数值和载波进行脉宽调制，生成各个所述开关管的PWM控制信号；
根据所述PWM控制信号驱动各个所述开关管，调节所述三相四线制三电平电路的母线中点电流。
可选地，所述基于预设规则，根据所述占空比信号的初始占空比分别确定各所述单相电路的非零电平占空比包括：
获取所述三相四线制三电平电路中第一母线电容的第一电容电压，和第二母线电容的第二电容电压；
将所述第一电容电压和所述第二电容电压的差值与预设阈值进行对比，根据对比结果和所述初始占空比确定各所述单相电路的所述非零电平占空比。
可选地，预设阈值包括第一阈值和第二阈值，所述第二阈值小于或等于所述第一阈值，所述根据对比结果和所述初始占空比确定各所述单相电路的所述非零电平占空比包括：
当所述差值大于或等于第一阈值时，对于电感电流为正的所述单相电路，根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比；对于所述电感电流非正的所述单相电路，将其所述非零电平占空比设为0；
当所述差值小于第二阈值时，对于所述电感电流为负的所述单相电路，根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比；对于所述电感电流非负的所述单相电路，将其所述非零电平占空比设为0。
可选地，所述根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比包括：
根据对应的所述初始占空比采用第一公式计算所述非零电平占空比，所述第一公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表示所述单相电路的所述非零电平占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表示所述单相电路的所述初始占空比。
可选地，所述根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比包括：
根据所述第一电容电压、所述第二电容电压和预设的母线电压目标差值确定母线中点电流期望值；
根据所述母线中点电流期望值、各所述单相电路的所述初始占空比和各所述单相电路的所述电感电流确定母线中点电流补充值；
根据所述母线中点电流补充值、所述单相电路的输出电流和所述单相电路的所述初始占空比确定对应的所述非零电平占空比。
可选地，所述根据所述第一电容电压、所述第二电容电压和预设的母线电压目标差值确定母线中点电流期望值包括：
采用第二公式计算所述母线中点电流期望值，所述第二公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表示所述母线电压目标差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表示所述第一电容电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
表示所述第二电容电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
表示所述第一母线电容的电容值或所述第二母线电容的电容值，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
表示开关周期，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
表示所述母线中点电流期望值；
和/或，所述根据所述母线中点电流期望值、各所述单相电路的所述初始占空比和各所述单相电路的所述电感电流确定母线中点电流补充值包括：
采用第三公式计算所述母线中点电流补充值，所述第三公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
表示所述母线中点电流补充值，
Figure 766718DEST_PATH_IMAGE020
表示所述母线中点电流期望值，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
表示A相电路的所述初始占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
表示A相电路的所述电感电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
表示B相电路的所述初始占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
表示B相电路的所述电感电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
表示C相电路的所述初始占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
表示C相电路的所述电感电流；
和/或，所述根据所述母线中点电流补充值、所述单相电路的输出电流和所述单相电路的所述初始占空比确定对应的所述非零电平占空比包括：
采用第四公式计算所述非零电平占空比，所述第四公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
包括所述非零电平占空比非零的各条所述单相电路，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
表示第
Figure 975982DEST_PATH_IMAGE040
条所述单相电路的所述非零电平占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
表示第
Figure 738402DEST_PATH_IMAGE040
条所述单相电路的所述输出电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
表示所述母线中点电流补充值，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
表示第
Figure 366655DEST_PATH_IMAGE040
条所述单相电路的所述初始占空比。
可选地，每条所述单相电路包括两组开关管，所述根据对应的所述初始占空比和所述非零电平占空比生成各所述单相电路中开关管之间的PWM比较计数值包括：
对于任一所述单相电路，当所述单相电路的所述占空比信号大于或等于0时，采用第五公式确定第一组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第一公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
表示第
Figure DEST_PATH_IMAGE054
条单相电路的所述第一组开关管的所述PWM比较计数值，
Figure 494011DEST_PATH_IMAGE054
为A相电路、B相电路和C相电路中的任一条，
Figure DEST_PATH_IMAGE056
表示第
Figure 924992DEST_PATH_IMAGE054
条单相电路的所述初始占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
表示第
Figure 225523DEST_PATH_IMAGE054
条单相电路的所述非零电平占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE060
表示所述载波的峰值；
采用第六公式确定第二组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第六公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE062
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE064
表示第
Figure 979722DEST_PATH_IMAGE054
条单相电路的所述第二组开关管的所述PWM比较计数值；
和/或，对于任一所述单相电路，当所述单相电路的所述占空比信号小于0时，采用第七公式确定所述第一组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第七公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE066
；
采用第八公式确定所述第二组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第八公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE068
。
可选地，根据所述PWM比较计数值和载波进行脉宽调制，生成各个所述开关管的PWM控制信号包括：
对于任一所述单相电路，将其对应所述第一组开关管的所述PWM比较计数值和所述第二组开关管的所述PWM比较计数值分别与所述载波进行比较，生成所述单相电路中各个所述开关管的所述PWM控制信号。
第二方面，本发明提供了一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制装置，包括：
获取模块，用于获取三相四线制三电平电路中各单相电路的占空比信号；
运算模块，用于基于预设规则，根据所述占空比信号的初始占空比分别确定各所述单相电路的非零电平占空比；
比较计数值计算模块，用于根据对应的所述初始占空比和所述非零电平占空比生成各所述单相电路中开关管之间的PWM比较计数值；
PWM信号生成模块，用于根据所述PWM比较计数值和载波进行脉宽调制，生成各个所述开关管的PWM控制信号；
控制模块，用于根据所述PWM控制信号驱动各个所述开关管，调节所述三相四线制三电平电路的母线中点电流。
第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如第一方面任一项所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法。
本发明的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法、装置及电子设备的有益效果是：获取三相四线制三电平电路中各个单相电路的占空比信号，其中，单相电路包括A相电路、B相电路和C相电路，可通过正弦脉宽调制等现有的调制方法生成各个单相电路的占空比信号。基于预设规则，根据对应占空比信号的初始占空比计算各个单相电路的非零电平占空比，非零电平占空比可用于调整初始占空比，将占空比信号中的部分低电平替换为非零电平，进而调节母线中点电流。根据对应的初始占空比和非零占空比生成各个单相电路开关管之间的PWM比较计数值，将非零占空比和初始占空比相结合生成PWM比较计数值，以PWM比较计数值为新的参考值，结合载波进行脉宽调制，生成各个开关管的PWM控制信号，生成的控制信号相较于占空比信号将部分低电平替换成了非零电平，根据该PWM控制信号驱动各个开关管，能够调节输出电平，实现对母线中点电流的调节。
附图说明
图1为现有的三相四线制三电平电路的电路结构示意图；
图2为A相电路的输出电平为正电平时的等效电路图；
图3为A相电路的输出电平为负电平时的等效电路图；
图4为A相电路的输出电平为零电平时的等效电路图；
图5为本发明实施例的一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法的流程示意图；
图6为本发明的输出电平与现有脉宽调制方法的输出电平的对比示意图；
图7为本发明实施例一种确定各单相电路的非零电平占空比的逻辑示意图；
图8为本发明实施例的另一种确定各单相电路的非零电平占空比的逻辑示意图；
图9为本发明实施例的又一种确定各单相电路的非零电平占空比的逻辑示意图；
图10为本发明实施例的又一种确定各单相电路的非零电平占空比的逻辑示意图；
图11为本发明另一实施例的一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”；术语“可选地”表示“可选的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
如图1所示为现有技术中的三相四线制三电平电路，三相四线制三电平电路可看作三个独立运行的单相电路，图1中
Figure DEST_PATH_IMAGE070
表示第一母线电容（即上母线电容），
Figure DEST_PATH_IMAGE072
表示第二母线电容（即下母线电容），两者的电容值通常相等，
Figure DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure DEST_PATH_IMAGE076
为A相电路中的四个开关管，
Figure DEST_PATH_IMAGE078
为A相电路中的电感，
Figure DEST_PATH_IMAGE080
为A相电路中的电容；
Figure DEST_PATH_IMAGE082
和
Figure DEST_PATH_IMAGE084
为B相电路中的四个开关管，
Figure DEST_PATH_IMAGE086
为B相电路中的电感，
Figure DEST_PATH_IMAGE088
为B相电路中的电容；
Figure DEST_PATH_IMAGE090
和
Figure DEST_PATH_IMAGE092
为C相电路中的四个开关管，
Figure DEST_PATH_IMAGE094
为C相电路中的电感，
Figure DEST_PATH_IMAGE096
为C相电路中的电容。
下面A相电路为例，分析不同输出电平下母线中点电流的情况，分析结论同样适用于B相电路和C相电路。
如图2所示为A相电路输出电平
Figure DEST_PATH_IMAGE098
为正电平时的等效电路图，如图3所示为A相电路输出电平
Figure 792826DEST_PATH_IMAGE098
为负电平时的等效电路图，从图2和图3中可以看出，当输出电平
Figure 976682DEST_PATH_IMAGE098
为正电平或负电平时，母线中点均存在电流流过，能够引起母线电容电压波动。如图4所示为A相电路输出电平
Figure 80905DEST_PATH_IMAGE098
为零电平时的等效电路图，此时母线中点没有电流流过，母线电容电压不受影响。
因此，输出电平为正电平或负电平时会使得负载电流流入母线中点，而零电平对母线中点电流无影响。其中，母线中点电流可采用如下公式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE100
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE102
表示母线中点电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE103
表示A相电路的占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE105
表示A相电路的输出电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE106
表示B相电路的占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE108
表示B相电路的输出电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE109
表示C相电路的占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE111
表示C相电路的输出电流。
Figure DEST_PATH_IMAGE113
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE115
表示A相电路输出至负载的电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE117
表示输入电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE119
表示B相电路输出至负载的电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE121
表示C相电路输出至负载的电压。
由上可知，当输出电平为正电平或负电平时，能够对母线中点电流进行调整；当输出电平为零电平时，无法对母线中点电流进行调节。因此，本发明通过用非零电平（正电平和负电平）替代零电平的方法来调节母线中点电流。
如图5所示，一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法，包括：
步骤S100，获取三相四线制三电平电路中各单相电路的占空比信号。
具体地，可采用现有的脉宽调制方法生成各个单相电路的占空比信号，例如正弦脉宽调制方法（SPWM）等，在此不做限制。
步骤S200，基于预设规则，根据所述占空比信号的初始占空比分别确定各所述单相电路的非零电平占空比。
具体地额，非零电平占空比用于对初始占空比进行调整，使得调整后的信号相较于占空比信号，将零电平替换为非零电平，实现对母线中点电流的调节。
步骤S300，根据对应的所述初始占空比和所述非零电平占空比生成各所述单相电路中开关管之间的PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）比较计数值。
步骤S400，根据所述PWM比较计数值和载波进行脉宽调制，生成各个所述开关管的PWM控制信号。
具体地，以PWM比较计数值为参考值，与载波相比较进行脉宽调制，生成单相电路中各个开关管的PWM控制信号，由于PWM比较计数值通过初始占空比和非零电平占空比相结合计算得到，非零电平占空比的插入，使得PWM控制信号与占空比信号相比，将部分零电平替换为了非零电平。
步骤S500，根据所述PWM控制信号驱动各个所述开关管，调节所述三相四线制三电平电路的母线中点电流。
具体地，通过PWM控制信号驱动各个开关管，能够调节各个单相电路的输出电平，进而能够实现对三相四线制三电平电路母线中点电流的调节。
本实施例中，获取三相四线制三电平电路中各个单相电路的占空比信号，其中，单相电路包括A相电路、B相电路和C相电路，可通过正弦脉宽调制等现有的调制方法生成各个单相电路的占空比信号。基于预设规则，根据对应占空比信号的初始占空比计算各个单相电路的非零电平占空比，非零电平占空比可用于调整初始占空比，将占空比信号中的部分低电平替换为非零电平，进而调节母线中点电流。根据对应的初始占空比和非零占空比生成各个单相电路开关管之间的PWM比较计数值，将非零占空比和初始占空比相结合生成PWM比较计数值，以PWM比较计数值为新的参考值，结合载波进行脉宽调制，生成各个开关管的PWM控制信号，生成的控制信号相较于占空比信号将部分低电平替换成了非零电平，根据该PWM控制信号驱动各个开关管，能够调节输出电平，实现对母线中点电流的调节。
具体地，如图6所示，图6中左半部分显示了采用现有的脉宽调制方法时，输出的各个开关管的PWM控制信号为正电平和零电平的组合；图6中右半部分为本发明的调制方法，通过将部分零电平替换为正电平或负电平，正电平的脉宽和负电平的脉宽相等，能够使得输出电压保持不变。输出电压的非零电平脉宽发生变化，使得母线中点电流进行了相应的调整。其中，如图6所示，输出电压的正电平和负电平的脉宽相应增加
Figure DEST_PATH_IMAGE123
，该开关周期内，对应的母线中点电流增加值为
Figure DEST_PATH_IMAGE125
。因此，通过插入非零电平占空比可以实现母线中点电流的调节。
可选地，所述基于预设规则，根据所述占空比信号的初始占空比分别确定各所述单相电路的非零电平占空比包括：
获取所述三相四线制三电平电路中第一母线电容的第一电容电压，和第二母线电容的第二电容电压；
将所述第一电容电压和所述第二电容电压的差值与预设阈值进行对比，根据对比结果和所述初始占空比确定各所述单相电路的所述非零电平占空比。
具体地，预设阈值可根据实际情况具体设置，可根据第一电容电压和第二电容电压之间允许的电压差进行设置。
可选地，预设阈值包括第一阈值和第二阈值，所述第二阈值小于或等于所述第一阈值，所述根据对比结果和所述初始占空比确定各所述单相电路的所述非零电平占空比包括：
当所述差值大于或等于第一阈值时，对于电感电流为正的所述单相电路，根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比；对于所述电感电流非正的所述单相电路，将其所述非零电平占空比设为0；
当所述差值小于第二阈值时，对于所述电感电流为负的所述单相电路，根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比；对于所述电感电流非负的所述单相电路，将其所述非零电平占空比设为0。
示例性地，如图7和图9所示，当第一阈值等于第二阈值为0时，若第一电容电压Vdc1和第二电容电压Vdc2的差值大于或等于0（即第一电容电压Vdc1大于或等于第二电容电压Vdc2），则根据对应的初始占空比确定电感电流为正的单相电路的非零电平占空比，并将电感电流为负或为0的单相电路的非零电平占空比设为0。例如若只有A相电路的电感电流为正，则根据A相电路的初始占空比计算A相电路的非零电平占空比，将其它两相电路的非零电平占空比设为0，即只对A相电路的占空比信号插入对应的非零电平占空比，而对其它两相电路不做处理；类似地，若A相电路和B相电路的电感电流为正，则根据A相电路的初始占空比计算A相电路的非零电平占空比，根据B相电路的初始占空比计算B相电路的非零电平占空比，而将C相电路的非零电平占空比设为0，以此类推。
若第一电容电压Vdc1和第二电容电压Vdc2的差值小于0（即第一电容电压Vdc1小于第二电容电压Vdc2），则根据对应的初始占空比确定电感电流为负的单相电路的非零电平占空比，并将电感电流为正或为0的单相电路的非零电平占空比设为0。例如若只有A相电路的电感电流为负，则根据A相电路的初始占空比计算A相电路的非零电平占空比，将其它两相电路的非零电平占空比设为0，即只对A相电路的占空比信号插入对应的非零电平占空比，而对其它两相电路不做处理；类似地，若A相电路和B相电路的电感电流为负，则根据A相电路的初始占空比计算A相电路的非零电平占空比，根据B相电路的初始占空比计算B相电路的非零电平占空比，而将C相电路的非零电平占空比设为0，以此类推。
本可选的实施例中，当第二阈值小于第一阈值时，表示在第一电容电压Vdc1和第二电容电压Vdc2的电压差值之间设置一个滞环宽度，通过该滞环宽度能够尽量减少非零电平占空比的插入次数，进而避免因插入的非零电平占空比的数量过多，影响三相四线制三电平电路的效率和输出波形的质量。
示例性地，如图8和图10所示，若第二阈值小于所述第一阈值，设第一阈值为正向上限值Vdif_pos_limit，第二阈值为负向下限值Vdif_neg_limit。
若第一电容电压Vdc1和第二电容电压Vdc2的差值大于或等于第一阈值Vdif_pos_limit，则根据对应的初始占空比确定电感电流为正的单相电路的非零电平占空比，并将电感电流为负或为0的单相电路的非零电平占空比设为0。
若第一电容电压Vdc1和第二电容电压Vdc2的差值小于第二阈值Vdif_neg_limit，则根据对应的初始占空比确定电感电流为负的单相电路的非零电平占空比，并将电感电流为正或为0的单相电路的非零电平占空比设为0。
若第一电容电压Vdc1和第二电容电压Vdc2的差值位于第二阈值Vdif_neg_limit和第一阈值Vdif_pos_limit之间，则对各条单相电路不做处理，即将各条单相电路的非零电平占空比均设为0。
可选地，如图7和图8所示，所述根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比包括：
根据对应的所述初始占空比采用第一公式计算所述非零电平占空比，所述第一公式包括：
Figure 955189DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，
Figure 486664DEST_PATH_IMAGE004
表示所述单相电路的所述非零电平占空比，
Figure 892238DEST_PATH_IMAGE006
表示所述单相电路的所述初始占空比。
示例性地，根据A相电路的初始占空比计算A相电路的非零电平占空比时，
Figure DEST_PATH_IMAGE127
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE129
表示A相电路的非零电平占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE131
表示A相电路的初始占空比。
本可选的实施例中，通过第一公式能够快速计算出允许插入的非零电平占空比的最大允许脉宽值，计算过程简单，算法容易实施。
可选地，如图9和图10所示，所述根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比包括：
根据所述第一电容电压、所述第二电容电压和预设的母线电压目标差值确定母线中点电流期望值；
根据所述母线中点电流期望值、各所述单相电路的所述初始占空比和各所述单相电路的所述电感电流确定母线中点电流补充值；
根据所述母线中点电流补充值、所述单相电路的输出电流和所述单相电路的所述初始占空比确定对应的所述非零电平占空比。
具体地，通过第一公式计算过程简单，容易实施，但是插入的非零电平占空比均为最大允许脉宽值，可能会导致母线中点电流过补偿，并且可能会导致三相四线制三电平电路总谐波失真。
本可选的实施例中，综合考虑母线电容电压、三相电路电路的初始占空比和三相电路的电流，精确计算对应的单相电路的非零电平占空比，能够对母线中点电流进行精确步长，避免出现过补偿的情况，并且能够防止出现总谐波失真。
可选地，所述根据所述第一电容电压、所述第二电容电压和预设的母线电压目标差值确定母线中点电流期望值包括：
采用第二公式计算所述母线中点电流期望值，所述第二公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE132
，
其中，
Figure 3413DEST_PATH_IMAGE010
表示所述母线电压目标差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE133
表示所述第一电容电压，
Figure 669887DEST_PATH_IMAGE014
表示所述第二电容电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE134
表示所述第一母线电容的电容值或所述第二母线电容的电容值，
Figure 372264DEST_PATH_IMAGE018
表示开关周期，
Figure 265133DEST_PATH_IMAGE020
表示所述母线中点电流期望值；
和/或，所述根据所述母线中点电流期望值、各所述单相电路的所述初始占空比和各所述单相电路的所述电感电流确定母线中点电流补充值包括：
采用第三公式计算所述母线中点电流补充值，所述第三公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE135
，
其中，
Figure 711158DEST_PATH_IMAGE024
表示所述母线中点电流补充值，
Figure 248450DEST_PATH_IMAGE020
表示所述母线中点电流期望值，
Figure 121728DEST_PATH_IMAGE026
表示A相电路的所述初始占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE136
表示A相电路的所述电感电流，
Figure 236314DEST_PATH_IMAGE030
表示B相电路的所述初始占空比，
Figure 407402DEST_PATH_IMAGE032
表示B相电路的所述电感电流，
Figure 127096DEST_PATH_IMAGE034
表示C相电路的所述初始占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE137
表示C相电路的所述电感电流；
和/或，所述根据所述母线中点电流补充值、所述单相电路的输出电流和所述单相电路的所述初始占空比确定对应的所述非零电平占空比包括：
采用第四公式计算所述非零电平占空比，所述第四公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE138
，
其中，
Figure 968013DEST_PATH_IMAGE040
包括所述非零电平占空比非零的各条所述单相电路，
Figure 710841DEST_PATH_IMAGE042
表示第
Figure 764248DEST_PATH_IMAGE040
条所述单相电路的所述非零电平占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE139
表示第
Figure 135186DEST_PATH_IMAGE040
条所述单相电路的所述输出电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE140
表示所述母线中点电流补充值，
Figure 350267DEST_PATH_IMAGE048
表示第
Figure 569939DEST_PATH_IMAGE040
条所述单相电路的所述初始占空比。
示例性地，若只有A相电路的非零占空比不为0，即只有A相电路的占空比信号需要插入非零电平占空比，则对应的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE142
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE144
表示A相电路的非零电平占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE146
表示母线中点电流补充值，
Figure DEST_PATH_IMAGE148
表示A相电路的输出电流（如图1中所示A相电流输出至负载的电流），
Figure DEST_PATH_IMAGE150
表示A相电路的初始占空比。
若A相电路和B相电路的非零占空比非零，即A相电路和B相电路的占空比信号需要插入非零电平占空比，则对应的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE152
，
其中，
Figure 895878DEST_PATH_IMAGE144
表示A相电路的非零电平占空比，
Figure 324585DEST_PATH_IMAGE146
表示母线中点电流补充值，
Figure DEST_PATH_IMAGE153
表示A相电路的输出电流，
Figure 631939DEST_PATH_IMAGE150
表示A相电路的初始占空比；
Figure DEST_PATH_IMAGE155
表示B相电路的非零电平占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE157
表示B相电路的输出电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE159
表示B相电路的初始占空比。
可选地，每条所述单相电路包括两组开关管，所述根据对应的所述初始占空比和所述非零电平占空比生成各所述单相电路中开关管之间的PWM比较计数值包括：
对于任一所述单相电路，当所述单相电路的所述占空比信号大于或等于0时，采用第五公式确定第一组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第一公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE160
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE161
表示第
Figure 411676DEST_PATH_IMAGE054
条单相电路的所述第一组开关管的所述PWM比较计数值，
Figure 806885DEST_PATH_IMAGE054
为A相电路、B相电路和C相电路中的任一条，
Figure 90099DEST_PATH_IMAGE056
表示第
Figure 99512DEST_PATH_IMAGE054
条单相电路的所述初始占空比，
Figure 100966DEST_PATH_IMAGE058
表示第
Figure 96604DEST_PATH_IMAGE054
条单相电路的所述非零电平占空比，
Figure 234324DEST_PATH_IMAGE060
表示所述载波的峰值；
采用第六公式确定第二组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第六公式包括：
Figure 493267DEST_PATH_IMAGE062
，
其中，
Figure 919700DEST_PATH_IMAGE064
表示第
Figure 391133DEST_PATH_IMAGE054
条单相电路的所述第二组开关管的所述PWM比较计数值；
和/或，对于任一所述单相电路，当所述单相电路的所述占空比信号小于0时，采用第七公式确定所述第一组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第七公式包括：
Figure 445677DEST_PATH_IMAGE066
；
采用第八公式确定所述第二组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第八公式包括：
Figure 875521DEST_PATH_IMAGE068
。
具体地，每条单相电路中包括四个开关管，每一组开关管包括两个开关管，例如对于A相电路，其第一组开关管可包括
Figure DEST_PATH_IMAGE163
和
Figure DEST_PATH_IMAGE165
，其第二组开关管可包括
Figure DEST_PATH_IMAGE167
和
Figure DEST_PATH_IMAGE169
；对于B相电路，其第一组开关管可包括
Figure DEST_PATH_IMAGE171
和
Figure DEST_PATH_IMAGE173
，其第二组开关管可包括
Figure DEST_PATH_IMAGE175
和
Figure DEST_PATH_IMAGE177
；对于C相电路，其第一组开关管可包括
Figure DEST_PATH_IMAGE179
和
Figure DEST_PATH_IMAGE181
，其第二组开关管可包括
Figure DEST_PATH_IMAGE183
和
Figure DEST_PATH_IMAGE185
。
可选地，根据所述PWM比较计数值和载波进行脉宽调制，生成各个所述开关管的PWM控制信号包括：
对于任一所述单相电路，将其对应所述第一组开关管的所述PWM比较计数值和所述第二组开关管的所述PWM比较计数值分别与所述载波进行比较，生成所述单相电路中各个所述开关管的所述PWM控制信号。
具体地，载波可为三角波，将第一组开关管的PWM比较计数值和第二组开关管的PWM比较计数值分别与载波进行比较，通过脉宽调制生成各个开关管的PWM控制信号。
如图11所示，本发明另一实施例提供的一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制装置，包括：
获取模块，用于获取三相四线制三电平电路中各单相电路的占空比信号；
运算模块，用于基于预设规则，根据所述占空比信号的初始占空比分别确定各所述单相电路的非零电平占空比；
比较计数值计算模块，用于根据对应的所述初始占空比和所述非零电平占空比生成各所述单相电路中开关管之间的PWM比较计数值；
PWM信号生成模块，用于根据所述PWM比较计数值和载波进行脉宽调制，生成各个所述开关管的PWM控制信号；
控制模块，用于根据所述PWM控制信号驱动各个所述开关管，调节所述三相四线制三电平电路的母线中点电流。
本发明又一实施例提供的一种电子设备，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法。
本发明又一实施例提供的一种计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法。
现将描述可以作为本发明的服务器或客户端的电子设备，其是可以应用于本发明的各方面的硬件设备的示例。电子设备旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
电子设备包括计算单元，其可以根据存储在只读存储器（ROM）中的计算机程序或者从存储单元加载到随机访问存储器（RAM）中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可存储设备操作所需的各种程序和数据。计算单元、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出（I/O）接口也连接至总线。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。在本申请中，所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法，其特征在于，包括：
获取三相四线制三电平电路中各单相电路的占空比信号；
基于预设规则，根据所述占空比信号的初始占空比分别确定各所述单相电路的非零电平占空比；
根据对应的所述初始占空比和所述非零电平占空比生成各所述单相电路中开关管之间的PWM比较计数值；
根据所述PWM比较计数值和载波进行脉宽调制，生成各个所述开关管的PWM控制信号；
根据所述PWM控制信号驱动各个所述开关管，调节所述三相四线制三电平电路的母线中点电流。
2.根据权利要求1所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法，其特征在于，所述基于预设规则，根据所述占空比信号的初始占空比分别确定各所述单相电路的非零电平占空比包括：
获取所述三相四线制三电平电路中第一母线电容的第一电容电压，和第二母线电容的第二电容电压；
将所述第一电容电压和所述第二电容电压的差值与预设阈值进行对比，根据对比结果和所述初始占空比确定各所述单相电路的所述非零电平占空比。
3.根据权利要求2所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法，其特征在于，预设阈值包括第一阈值和第二阈值，所述第二阈值小于或等于所述第一阈值，所述根据对比结果和所述初始占空比确定各所述单相电路的所述非零电平占空比包括：
当所述差值大于或等于所述第一阈值时，对于电感电流为正的所述单相电路，根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比；对于所述电感电流非正的所述单相电路，将其所述非零电平占空比设为0；
当所述差值小于所述第二阈值时，对于所述电感电流为负的所述单相电路，根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比；对于所述电感电流非负的所述单相电路，将其所述非零电平占空比设为0。
4.根据权利要求3所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法，其特征在于，所述根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比包括：
根据对应的所述初始占空比采用第一公式计算所述非零电平占空比，所述第一公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 212974DEST_PATH_IMAGE002
表示所述单相电路的所述非零电平占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示所述单相电路的所述初始占空比。
5.根据权利要求3所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法，其特征在于，所述根据对应的所述初始占空比确定所述单相电路的所述非零电平占空比包括：
根据所述第一电容电压、所述第二电容电压和预设的母线电压目标差值确定母线中点电流期望值；
根据所述母线中点电流期望值、各所述单相电路的所述初始占空比和各所述单相电路的所述电感电流确定母线中点电流补充值；
根据所述母线中点电流补充值、所述单相电路的输出电流和所述单相电路的所述初始占空比确定对应的所述非零电平占空比。
6.根据权利要求5所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法，其特征在于，所述根据所述第一电容电压、所述第二电容电压和预设的母线电压目标差值确定母线中点电流期望值包括：
采用第二公式计算所述母线中点电流期望值，所述第二公式包括：
Figure 892217DEST_PATH_IMAGE004
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示所述母线电压目标差值，
Figure 900493DEST_PATH_IMAGE006
表示所述第一电容电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表示所述第二电容电压，
Figure 374200DEST_PATH_IMAGE008
表示所述第一母线电容的电容值或所述第二母线电容的电容值，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示开关周期，
Figure 953080DEST_PATH_IMAGE010
表示所述母线中点电流期望值；
和/或，所述根据所述母线中点电流期望值、各所述单相电路的所述初始占空比和各所述单相电路的所述电感电流确定母线中点电流补充值包括：
采用第三公式计算所述母线中点电流补充值，所述第三公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，
其中，
Figure 904855DEST_PATH_IMAGE012
表示所述母线中点电流补充值，
Figure 304656DEST_PATH_IMAGE010
表示所述母线中点电流期望值，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示A相电路的所述初始占空比，
Figure 949264DEST_PATH_IMAGE014
表示A相电路的所述电感电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示B相电路的所述初始占空比，
Figure 281019DEST_PATH_IMAGE016
表示B相电路的所述电感电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
表示C相电路的所述初始占空比，
Figure 770906DEST_PATH_IMAGE018
表示C相电路的所述电感电流；
和/或，所述根据所述母线中点电流补充值、所述单相电路的输出电流和所述单相电路的所述初始占空比确定对应的所述非零电平占空比包括：
采用第四公式计算所述非零电平占空比，所述第四公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，
其中，
Figure 488196DEST_PATH_IMAGE020
包括所述非零电平占空比非零的各条所述单相电路，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
表示第
Figure 303705DEST_PATH_IMAGE020
条所述单相电路的所述非零电平占空比，
Figure 122756DEST_PATH_IMAGE022
表示第
Figure 150755DEST_PATH_IMAGE020
条所述单相电路的所述输出电流，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
表示所述母线中点电流补充值，
Figure 863496DEST_PATH_IMAGE024
表示第
Figure 318748DEST_PATH_IMAGE020
条所述单相电路的所述初始占空比。
7.根据权利要求1至6任一项所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法，其特征在于，每条所述单相电路包括两组开关管，所述根据对应的所述初始占空比和所述非零电平占空比生成各所述单相电路中开关管之间的PWM比较计数值包括：
对于任一所述单相电路，当所述单相电路的所述占空比信号大于或等于0时，采用第五公式确定第一组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第五公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
，
其中，
Figure 874363DEST_PATH_IMAGE026
表示第
Figure DEST_PATH_IMAGE027
条单相电路的所述第一组开关管的所述PWM比较计数值，
Figure 971632DEST_PATH_IMAGE027
为A相电路、B相电路和C相电路中的任一条，
Figure 414246DEST_PATH_IMAGE028
表示第
Figure 305979DEST_PATH_IMAGE027
条单相电路的所述初始占空比，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
表示第
Figure 958677DEST_PATH_IMAGE027
条单相电路的所述非零电平占空比，
Figure 984271DEST_PATH_IMAGE030
表示所述载波的峰值；
采用第六公式确定第二组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第六公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
，
其中，
Figure 140446DEST_PATH_IMAGE032
表示第
Figure 203080DEST_PATH_IMAGE027
条单相电路的所述第二组开关管的所述PWM比较计数值；
和/或，对于任一所述单相电路，当所述单相电路的所述占空比信号小于0时，采用第七公式确定所述第一组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第七公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE033
；
其中，
Figure 218440DEST_PATH_IMAGE026
表示第
Figure 657512DEST_PATH_IMAGE027
条单相电路的所述第一组开关管的所述PWM比较计数值，
Figure 933772DEST_PATH_IMAGE027
为A相电路、B相电路和C相电路中的任一条，
Figure 291941DEST_PATH_IMAGE028
表示第
Figure 653652DEST_PATH_IMAGE027
条单相电路的所述初始占空比，
Figure 630836DEST_PATH_IMAGE029
表示第
Figure 761603DEST_PATH_IMAGE027
条单相电路的所述非零电平占空比，
Figure 41406DEST_PATH_IMAGE030
表示所述载波的峰值；
采用第八公式确定所述第二组开关管之间的所述PWM比较计数值，所述第八公式包括：
Figure 890413DEST_PATH_IMAGE034
；
其中，
Figure 405708DEST_PATH_IMAGE032
表示第
Figure 656561DEST_PATH_IMAGE027
条单相电路的所述第二组开关管的所述PWM比较计数值。
8.根据权利要求7所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法，其特征在于，根据所述PWM比较计数值和载波进行脉宽调制，生成各个所述开关管的PWM控制信号包括：
对于任一所述单相电路，将其对应所述第一组开关管的所述PWM比较计数值和所述第二组开关管的所述PWM比较计数值分别与所述载波进行比较，生成所述单相电路中各个所述开关管的所述PWM控制信号。
9.一种三相四线制三电平电路母线中点电流控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取三相四线制三电平电路中各单相电路的占空比信号；
运算模块，用于基于预设规则，根据所述占空比信号的初始占空比分别确定各所述单相电路的非零电平占空比；
比较计数值计算模块，用于根据对应的所述初始占空比和所述非零电平占空比生成各所述单相电路中开关管之间的PWM比较计数值；
PWM信号生成模块，用于根据所述PWM比较计数值和载波进行脉宽调制，生成各个所述开关管的PWM控制信号；
控制模块，用于根据所述PWM控制信号驱动各个所述开关管，调节所述三相四线制三电平电路的母线中点电流。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至8任一项所述的三相四线制三电平电路母线中点电流控制方法。
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