CN115242071A - 一种电网缺相下Vienna整流器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网缺相故障下Vienna整流器的控制方法，属于电能变换领域。本发明的方法主要包括整流器正常运行控制方法、电网缺相故障检测方法以及缺相情况下整流器的容错控制方法，能够实现电网缺相故障下Vienna整流器的控制，维持整流器整流器正常的输入输出性能。目前应用于电网缺相故障下整流器的控制方法很少，本发明提供了一种新的电网缺相故障下容错运行方法，能够使整流器在缺相情况下维持运行，避免了停机，提高了整流装置可靠性。

Description

一种电网缺相下Vienna整流器的控制方法

技术领域

本发明涉及一种适用于三相三电平三开关(Vienna)整流器的在电网缺相故障下的控制方法，属于电能变换领域。

背景技术

随着多电飞机以及全电飞机技术的发展，机载设备对电源容量的需求越来越大，飞机电源系统中越来越多地采用交流变频供电系统，即通过航空发动机直接拖动发电机产生三相变频交流输入，其电压有效值为115V，频率为360～800Hz。在航空供电系统中，由于其系统相对独立且内阻较大，对电网电流谐波含量有很高的要求，具有功率因数校正(PFC)功能的三相整流器在电网中尤为重要。其中三相三电平三开关(Vienna)整流器具有高效率、低谐波含量、高功率密度、低电压应力等优点，非常适合应用于航空供电系统。

飞机交流供电系统中，飞机发动机直接带动发电机产生三相交流电，三相自耦变压器可以将发电机产生的交流电降压供后级负载设备使用。实际应用中，由于电源输入接线不可靠，或变压器原副边绕组脱落等原因，整流器的网侧电源可能会发生缺相的故障。此时电网某一相输入缺失，该相通路出现断路情况。通常整流设备在电网缺相故障下会采取停机，避免设备损坏；但这会导致整流器无法为负载供电，大大降低了系统的可靠性。目前针对整流器在电网缺相状态下运行的控制方法研究很少，因此需要研究一种控制方法，使Vienna整流器能够在电网缺相状态下维持正常的输入输出性能，从而提高航空供电系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了实现Vienna整流器供电的可靠性，提供一种电网缺相下Vienna整流器的控制方法，可以使整流器在缺相故障下维持正常的输入输出功能，避免停机。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种电网缺相故障下Vienna整流器的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，采样电网中Vienna整流器的三相输入相电压信号v_a、v_b、v_c，三相输入线电压信号v_ab、v_bc、v_ca，三相输入电流信号i_a、i_b、i_c和输出电压信号V_dc；

步骤二，将三相输入电压信号v_a、v_b、v_c通过双二阶广义积分器锁相环，计算得到电网电压d轴的正序电压分量U_dp和负序电压分量U_dn；

步骤三，设立一个缺相故障标志位K，若正序电压分量U_dp和负序电压分量U_dn两者满足如下指标，则判定为缺相故障，令K＝1，Vienna整流器在缺相模式下运行；否则令K＝0，Vienna整流器在正常行模式下运行；

U_dp＜1.5U_dn

U_dn＞20V

步骤四，判定Vienna整流器在缺相故障模式下运行时，将输出电压参考值V_{dc_ref}与采样得到的输出电压V_dc比较作差，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例-积分调节器，从而构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k_m；

步骤五，再次采样三相输入电流信号，若此时某一相电流为零，则判定该相缺相；

步骤六，判定某相缺相后，将电压环的输出k_m与另外两相输入线电压相乘，得到缺相故障下电流环的参考i_ref；将采样电流信号与参考值i_ref的误差送入比例-积分调节器，并将该环节作为缺相故障控制下Vienna整流器的电流环；

步骤七，缺相故障控制下Vienna整流器的电流环的输出为V_ref，将V_ref送入单相空间矢量调制环节，计算产生占空比信号，驱动开关管开通关断，实现整流器在电网缺相故障下的控制。此后返回步骤一进行下一个控制周期的计算。

进一步地，步骤六中，所述的单相空间矢量调制环节包括：扇区判断、基本电压矢量作用时间计算、开关管动作顺序确定及占空比信号产生。

进一步地，步骤六中，所述扇区判断环节包括四个扇区，根据V_ref幅值与输出电压信号V_dc关系判断其所在的扇区，判断规则如下所示：

扇区Ⅰ：V_dc/2<V_ref<V_dc

扇区Ⅱ：0<V_ref<V_dc/2

扇区Ⅲ：-V_dc/2<V_ref<0

扇区Ⅳ：-V_dc<V_ref<-V_dc/2

进一步地，步骤六中，单相空间矢量调制环节七个基本电压矢量对应开关状态如下：

当a相缺相时，基本电压矢量V₁～V₇代表的电路工作状态如下：

1)基本电压矢量V₁代表输入线电压v_bc>0，b相和c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2。

2)基本电压矢量V₂代表输入线电压v_bc>0，b相开关管关断，c相开关管导通的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为0。

3)基本电压矢量V₃代表输入线电压v_bc>0，b相开关管导通，c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为0，c相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2。

4)基本电压矢量V₄代表b相和c相开关管导通的情况；此时b相和c相交流输入到直流侧中点电压均为0。

5)基本电压矢量V₅代表输入线电压v_bc≤0，b相和c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为V_dc/2。

6)基本电压矢量V₆代表输入线电压v_bc≤0，b相开关管关断，c相开关管导通的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为0。

7)基本电压矢量V₇代表输入线电压v_bc≤0，b相开关管导通，c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为0，c相交流输入到直流侧中点电压为+V_dc/2。

b相或c相缺相时，基本电压矢量V₁～V₇代表的电路工作状态由a相缺相时类推。

进一步地，步骤六中，所述基本电压矢量作用时间计算，根据伏秒平衡原理，在各扇区的基本电压矢量作用时间由下式计算获得：

扇区Ⅰ：

扇区Ⅱ：

扇区Ⅲ：

扇区Ⅳ：

其中，T_i为基本电压矢量V_i的作用时间，i＝1,2,3,…,7；T_s为单个开关周期的时间。

进一步地，步骤六中，所述开关管动作顺序确定依据五段式合成方法，在一个开关周期内开关管动作五次，每次只改变一相开关管的动作，基本电压矢量作用顺序如下所示：

根据基本电压矢量作用时间和作用顺序即可得到开关管占空比信号，驱动开关管开通和关断。

进一步地，步骤五中，若此时a相缺相，则将电压环输出k_m与v_bc相乘，得到缺相故障下电流环的参考i_ref；将采样电流信号i_b与参考值i_ref的误差送入比例-积分调节器；

若此时b相缺相，则将电压环输出k_m与v_ca相乘，得到缺相故障下电流环的参考i_ref；将采样电流信号i_c与参考值i_ref的误差送入比例-积分调节器；

若此时c相缺相，则将电压环输出k_m与v_ab相乘，得到缺相故障下电流环的参考i_ref；将采样电流信号i_a与参考值i_ref的误差送入比例-积分调节器。

进一步地，步骤三中判定Vienna整流器在正常模式下运行的步骤包括：

1)将输出电压参考值V_{dc_ref}与采样得到的输出电压V_dc比较作差，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例-积分调节器，从而构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k_m；

2)将电压环的输出k_m与三相输入电压v_a、v_b、v_c相乘，得到三相电流参考值i_{a_ref}、i_{b_ref}、i_{c_ref}；再将三相电流参考值与采样的三相输入i_a、i_b、i_c比较作差得到的误差送入比例-积分调节器，并将该环节作为Vienna整流器的电流环；

3)将Vienna整流器电流环的输出U_a、U_b、U_c分别叠加零序分量U_offset，从而得到三相调制波U_x,offset，x＝a,b,c；

4)将三相调制波U_x,offset与三角载波进行交截，得到开关管的导通时间T_x,on，x＝a,b,c；

5)依据开关管的导通时间T_x,on，x＝a,b,c得到占空比信号，驱动开关管开通关断，实现整流器正常工作状态的控制。此后返回步骤一进行下一个控制周期的计算。

进一步地，3)中所述调制波U_x,offset通过下式计算得到：

U_x,offset＝U_x+U_offset，x＝a,b,c

其中U_offset为零序分量，U_max、U_min为三相调制波U_x,offset的最大值和最小值。

进一步地，4)中所述开关管的导通时间T_x,on通过下式计算得到：

其中T_s为单个开关周期的时间。

本发明方法的主要包括整流器正常运行控制方法、电网缺相故障检测方法以及缺相情况下整流器的容错控制方法，能够实现电网缺相故障下Vienna整流器的控制，维持整流器正常的输入输出性能。当电网发生缺相故障时，本发明通过分析Vienna整流器的工作模态，利用空间矢量合成的方法，根据参考电压判断扇区，进而确定基本电压矢量作用时间、产生占空比信号，实现整流器在电网缺相下的控制。目前应用于电网缺相故障下整流器的控制方法很少，本发明提供了一种新的电网缺相故障下容错运行方法，能够使整流器在缺相情况下维持运行，避免了停机，提高了整流装置的可靠性。

本发明主要适用于航空交流电网；电网缺相故障为电网a相、b相或c相中的某一相缺相。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

1、本发明所提的电网缺相下的控制方法能够使Vienna整流器在电网缺相情况下维持正弦输入电流与稳定的直流电压输出。目前整流设备在电网缺相情况下通常采取停机，无法维持正常工作，本发明为Vienna整流器在电网缺相情况下的运行提供了一种可靠的方法，一定程度上填补了这方面的空白。

2、本发明通过双二阶广义积分器锁相环计算电网电压d轴分量，进而判断缺相故障。采用单相空间矢量调制环节进行扇区判断、基本电压矢量作用时间计算、开关管动作顺序确定，进而产生占空比信号，实现缺相故障下维持Vienna整流器的正常输入输出控制。

附图说明

图1是Vienna整流器的电路图；

图2是Vienna整流器控制方法原理图；

图3是本发明采用的双二阶广义积分器锁相环的结构框图；

图4是本发明采用的比例-积分控制器的结构框图；

图5是典型的载波和调制波交截波形的正半周调制结果示意图；

图6是典型的载波和调制波交截波形的负半周调制结果示意图；

图7是电网A相缺相情况下基本电压矢量V₁～V₇对应的电路工作状态；

图8是单相空间矢量调制扇区划分与矢量分布图；

图9是开关管五段式合成方法示意图；

图10是电网正常运行情况下整流器输入电流与输出电压波形图；

图11是电网缺相情况下整流器输入电流与输出电压波形图；

图12是采用本发明所提方法的缺相故障检测标志位波形图；

图13是采用本发明所提方法的缺相故障切换波形图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明的主要方法包括整流器正常运行控制方法、电网缺相故障检测方法以及缺相情况下整流器的容错控制方法，能够实现电网缺相故障下Vienna整流器的控制，维持整流器整流器正常的输入输出性能。本发明方法针对整流器，由于目前应用于电网缺相故障下整流器的控制方法很少，本方法为整流器提供了一种新的电网缺相故障下容错运行方法，能够使整流器在缺相情况下维持运行，避免了停机，提高了整流装置可靠性。

实施例一：

图1所示为本发明所应用的Vienna整流器电路拓扑，图中v_a、v_b、v_c为三相输入电压，L_a、L_b、L_c为输入电感，D₁～D₆为二极管，S₁～S₆为开关管，C₁、C₂为输出电容，R₀为负载，整流器采用DSP数字控制器。

图2所示为本发明电网不平衡下Vienna整流器控制方法原理图，本实施例中Vienna整流器开关频率为200kHz，DSP数字控制器的采样频率为100kHz，其运行时控制步骤包括以下几个部分：

1)DSP数字控制器采样电网中Vienna整流器三相输入相电压信号v_a、v_b、v_c，三相输入相电压信号v_ab、v_bc、v_ca，三相输入电流信号i_a、i_b、i_c和输出电压信号V_dc。

2)将三相输入电压信号v_a、v_b、v_c通过双二阶广义积分器锁相环，如图3所示，计算得到电网电压d轴的正序电压分量U_dp和负序电压分量U_dn。

3)设立缺相故障标志位K，若正序电压分量U_dp和负序电压分量U_dn两者满足缺相判断指标，则判定为缺相故障，令K＝1；否则K＝0。判断指标如下所示：

U_dp＜1.5U_dn

U_dn＞20V

判断Vienna整流器的工作模式后，不同的模式采用不同的控制方式：

第一，整流器在正常工作模式下运行：

1)将输出电压参考值V_{dc_ref}减去采样得到的输出电压V_dc，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例-积分调节器，如图4所示，构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k_m。

2)整流器在正常工作模式下，将电压环的输出k_m与三相输入电压v_a、v_b、v_c相乘，得到三相电流参考值i_{a_ref}、i_{b_ref}、i_{c_ref}；再将三相电流参考值与采样的三相输入i_a、i_b、i_c比较作差得到的误差送入比例-积分调节器，如图4所示，并将该环节作为Vienna整流器的电流环。

3)将Vienna整流器电流环的输出U_a、U_b、U_c分别叠加零序分量U_offset，从而得到三相调制波U_x,offset，零序分量U_offset与三相调制波U_x,offset表达式如下式所示：

U_x,offset＝U_x+U_offset，x＝a,b,c

其中U_offset为零序分量，用于增加整流器的调制比，U_max、U_min为三相调制波U_x,offset最大值和最小值，通过比较三相调制波幅值大小获得。

4)将调制波U_x,offset与三角载波进行交截，得到开关管的导通时间T_x,on，导通时间表达式如下式所示：

T_s为单个开关周期的时间。

调制波和载波的交截方式需要根据调制波的正负决定，当调制波为正半周时采用同向载波交截，如图5所示；当调制波为负半周时采用反向载波交截，如图6所示。

5)依据开关管的导通时间得到三相占空比信号D_a、D_b、D_c，送入DSP数字控制器的PWM模块输出三相驱动信号，实现整流器正常工作状态的控制。

第二，整流器在缺相故障下运行，控制过程如下：

1)将输出电压参考值V_{dc_ref}减去采样得到的输出电压V_dc，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例-积分调节器，构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k_m。

2)再次采样三相输入电流信号，此时若某一相电流应为零，则判定该相缺相。一般通过多次采样结果进行判定。本例连续10个采样周期测试该相的输入电流信号均为零，则判定该相缺相。

3)根据步骤2)的判定条件，此时a相缺相，将电压环的输出k_m与线电压v_bc相乘，得到缺相故障下电流环的参考i_ref；将采样电路信号i_b与参考值i_ref的误差送入比例-积分调节器，并将该环节作为缺相故障控制下Vienna整流器的电流环；

4)缺相故障控制下Vienna整流器的电流环的输出为V_ref，将V_ref送入单相空间矢量调制环节，单相空间矢量平面如图8所示，其七个基本电压矢量V₁～V₇对应开关状态如图7所示。

基本电压矢量V₁～V₇代表的电路工作状态如下：

基本电压矢量V₁代表输入线电压v_bc>0，b相和c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2。

基本电压矢量V₂代表输入线电压v_bc>0，b相开关管关断，c相开关管导通的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为0。

基本电压矢量V₃代表输入线电压v_bc>0，b相开关管导通，c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为0，c相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2。

基本电压矢量V₄代表b相和c相开关管导通的情况；此时b相和c相交流输入到直流侧中点电压均为0。

基本电压矢量V₅代表输入线电压v_bc≤0，b相和c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为V_dc/2。

基本电压矢量V₆代表输入线电压v_bc≤0，b相开关管关断，c相开关管导通的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为0。

基本电压矢量V₇代表输入线电压v_bc≤0，b相开关管导通，c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为0，c相交流输入到直流侧中点电压为+V_dc/2。

首先判断V_ref所属扇区，判断规则如下所示：

扇区Ⅰ：V_dc/2<V_ref<V_dc

扇区Ⅱ：0<V_ref<V_dc/2

扇区Ⅲ：-V_dc/2<V_ref<0

扇区Ⅳ：-V_dc<V_ref<-V_dc/2

5)判断V_ref所属扇区后，根据伏秒平衡原理计算基本电压矢量作用时间。基本电压矢量作用时间可由下式计算获得：

扇区Ⅰ：

扇区Ⅱ：

扇区Ⅲ：

扇区Ⅳ：

其中，T_i为基本电压矢量V_i的作用时间，i＝1,2,3,…,7；T_s为单个开关周期的时间。

6)计算基本矢量作用时间后，依据五段式合成方法确定开关管动作顺序。图9为扇区Ⅰ的五段式合成方法示意图，图中T₁、T₂、T₃为基本电压矢量V₁、V₂、V₃的作用时间，PWMB和PWMC为b相与c相开关管的占空比信号。从图9可知，在一个开关周期内开关管动作五次，每次只改变一相开关管的动作，每个扇区内基本电压矢量作用顺序如下所示：

根据矢量作用时间和作用顺序即可得到开关管占空比信号，驱动开关管开通和关断。

本实例中，步骤三缺相故障判定标准确定：

假设实际输入电网三相电压为v_{a_in}、v_{b_in}、v_{c_in}，当电网a相缺相时，三相电网电压采样通路不存在，此时b相和c相采样得到的电压为输入线电压v_{bc_in}的一半，即

式中V_m为输入电压有效值。根据对称分量法，可以计算得到三相采样电压v_a、v_b、v_c的正序分量v_ap、v_bp、v_cp和负序分量v_an、v_bn、v_cn如下：

那么此时采样得到的三相输入电压信号v_a、v_b、v_c，经过双二阶广义积分器计算得到的电网电压d轴的正序电压分量U_dp和负序电压分量U_dn均为V_m/2。

本发明主要适用于航空交流电网，三相输入为115V/400Hz，当电网正常输入时，正序电压分量U_dp为162.6V，负序电压分量U_dn为0V。而当电网输入缺一相时，正序电压分量U_dp为81.3V，负序电压分量U_dn为81.3V。因此，设定缺相故障判定条件如下：

U_dp＜1.5U_dn

U_dn＞20V

当正序电压分量U_dp和负序电压分量U_dn满足上述指标即可判定为缺相故障。

本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。

为验证本发明的优越性与可行性，通过搭建实验样机，对本发明所提出的电网缺相下Vienna整流器控制方法进行了实验验证。

测试实例一：

利用本实施例的电网不平衡下Vienna整流器控制方法，通过2kW航空Vienna整流器样机平台进行实验验证，其步骤如下：

1)设置三相交流源输入115V 400Hz三相交流电，Vienna整流器输出电压360V，输出功率2kW，开关频率200kHz，采样频率100kHz，输入电感150μH，输出电容440μF。

2)设置三相交流源正常输入115V400Hz三相交流电，此时没有检测到缺相故障，Vienna整流器处于正常工作状态，输入电流与输出电压波形如图10所示。从图中可以看到整流器三相输入电流正弦度高，输出电压纹波小于10V，满足航空应用标准。

3)设置三相交流源a相缺相，b、c相输入115V 400Hz交流电，此时Vienna整流器在缺相状态下工作，采用缺相控制，输入电流与输出电压波形如图11所示。从图中可以看到此时输入电流维持正弦，输出电压稳定且电压纹波小于10V。整流器在缺相状态下工作仍可以维持正常的输出。

4)某一时刻设置三相交流源由115V 400Hz三相输入变为a相缺相，并一直持续a相缺相状态。图12为缺相检测波形，可以看到发生缺相故障后约1ms缺相检测信号跳变为高电平，整流器切换为缺相控制，输出电压稳定在360V。图13为缺相故障切换波形，可以看到缺相控制切换过程中输出电压波动仅5V，整流器能够维持连续稳定的输出。

由实验结果可知，采用本发明所提电网缺相检测与控制方法，可以在电网缺相故障下维持整流器正常的输入输出性能，避免停机，提高了整流装置的可靠性。

Claims (10)

1.一种电网缺相故障下Vienna整流器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，采样电网中Vienna整流器的三相输入相电压信号v_a、v_b、v_c，三相输入线电压信号v_ab、v_bc、v_ca，三相输入电流信号i_a、i_b、i_c和输出电压信号V_dc；

步骤二，将三相输入电压信号v_a、v_b、v_c通过双二阶广义积分器锁相环，计算得到电网电压d轴的正序电压分量U_dp和负序电压分量U_dn；

步骤三，设立一个缺相故障标志位K，若正序电压分量U_dp和负序电压分量U_dn两者满足如下指标，则判定为缺相故障，令K＝1，Vienna整流器在缺相模式下运行；否则令K＝0，Vienna整流器在正常行模式下运行；

U_dp＜1.5U_dn

U_dn＞20V

步骤四，判定Vienna整流器在缺相故障模式下运行时，将输出电压参考值V_{dc_ref}与采样得到的输出电压V_dc比较作差，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例-积分调节器，从而构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k_m；

步骤五，再次采样三相输入电流信号，若此时某一相电流为零，则判定该相缺相；

步骤六，判定某相缺相后，将电压环的输出k_m与另外两相输入线电压相乘，得到缺相故障下电流环的参考i_ref；将采样电流信号与参考值i_ref的误差送入比例-积分调节器，并将该环节作为缺相故障控制下Vienna整流器的电流环；

步骤七，缺相故障控制下Vienna整流器的电流环的输出为V_ref，将V_ref送入单相空间矢量调制环节，计算产生占空比信号，驱动开关管开通关断，实现整流器在电网缺相故障下的控制。

2.根据权利要求1所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：步骤六中，所述的单相空间矢量调制环节包括：扇区判断、基本电压矢量作用时间计算、开关管动作顺序确定及占空比信号产生。

3.根据权利要求2所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：步骤六中，所述扇区判断环节包括四个扇区，根据V_ref幅值与输出电压信号V_dc关系判断其所在的扇区，判断规则如下所示：

扇区Ⅰ：V_dc/2<V_ref<V_dc

扇区Ⅱ：0<V_ref<V_dc/2

扇区Ⅲ：-V_dc/2<V_ref<0

扇区Ⅳ：-V_dc<V_ref<-V_dc/2 。

4.根据权利要求2或3所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：步骤六中，单相空间矢量调制环节七个基本电压矢量对应开关状态如下：

当a相缺相时，基本电压矢量V₁～V₇代表的电路工作状态如下：

1)基本电压矢量V₁代表输入线电压v_bc>0，b相和c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2。

2)基本电压矢量V₂代表输入线电压v_bc>0，b相开关管关断，c相开关管导通的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为0。

3)基本电压矢量V₃代表输入线电压v_bc>0，b相开关管导通，c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为0，c相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2。

4)基本电压矢量V₄代表b相和c相开关管导通的情况；此时b相和c相交流输入到直流侧中点电压均为0。

5)基本电压矢量V₅代表输入线电压v_bc≤0，b相和c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为V_dc/2。

6)基本电压矢量V₆代表输入线电压v_bc≤0，b相开关管关断，c相开关管导通的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为-V_dc/2，c相交流输入到直流侧中点电压为0。

7)基本电压矢量V₇代表输入线电压v_bc≤0，b相开关管导通，c相开关管关断的情况；此时b相交流输入到直流侧中点电压为0，c相交流输入到直流侧中点电压为+V_dc/2。

b相或c相缺相时，基本电压矢量V₁～V₇代表的电路工作状态由a相缺相时类推。

5.根据权利要求4所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：步骤六中，所述基本电压矢量作用时间计算，根据伏秒平衡原理，在各扇区的基本电压矢量作用时间由下式计算获得：

扇区Ⅰ：

扇区Ⅱ：

扇区Ⅲ：

扇区Ⅳ：

其中，T_i为基本电压矢量V_i的作用时间，i＝1,2,3,…,7；T_s为单个开关周期的时间。

6.根据权利要求5所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：步骤六中，所述开关管动作顺序确定依据五段式合成方法，在一个开关周期内开关管动作五次，每次只改变一相开关管的动作，基本电压矢量作用顺序如下所示：

根据基本电压矢量作用时间和作用顺序即可得到开关管占空比信号，驱动开关管开通和关断。

7.根据权利要求2所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：步骤五中，若此时a相缺相，则将电压环输出k_m与v_bc相乘，得到缺相故障下电流环的参考i_ref；将采样电流信号i_b与参考值i_ref的误差送入比例-积分调节器；

若此时b相缺相，则将电压环输出k_m与v_ca相乘，得到缺相故障下电流环的参考i_ref；将采样电流信号i_c与参考值i_ref的误差送入比例-积分调节器；

若此时c相缺相，则将电压环输出k_m与v_ab相乘，得到缺相故障下电流环的参考i_ref；将采样电流信号i_a与参考值i_ref的误差送入比例-积分调节器。

8.根据权利要求1所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：步骤三中判定Vienna整流器在正常模式下运行的步骤包括：

1)将输出电压参考值V_{dc_ref}与采样得到的输出电压V_dc比较作差，得到输出电压与实际值之间的误差，将误差送入比例-积分调节器，从而构成Vienna整流器的电压环，电压环的输出为k_m；

2)将电压环的输出k_m与三相输入电压v_a、v_b、v_c相乘，得到三相电流参考值i_{a_ref}、i_{b_ref}、i_{c_ref}；再将三相电流参考值与采样的三相输入i_a、i_b、i_c比较作差得到的误差送入比例-积分调节器，并将该环节作为Vienna整流器的电流环；

3)将Vienna整流器电流环的输出U_a、U_b、U_c分别叠加零序分量U_offset，从而得到三相调制波U_x,offset，x＝a,b,c；

4)将三相调制波U_x,offset与三角载波进行交截，得到开关管的导通时间T_x,on，x＝a,b,c；

5)依据开关管的导通时间T_x,on，x＝a,b,c得到占空比信号，驱动开关管开通关断，实现整流器正常工作状态的控制。

9.根据权利要求8所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：3)中所述调制波U_x,offset通过下式计算得到：

U_x,offset＝U_x+U_offset，x＝a,b,c

其中U_offset为零序分量，U_max、U_min为三相调制波U_x,offset的最大值和最小值。

10.根据权利要求8所述电网缺相下Vienna整流器的控制方法，其特征在于：4)中所述开关管的导通时间T_x,on通过下式计算得到：

其中T_s为单个开关周期的时间。

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