CN115811244B - 中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法 - Google Patents
中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法，属电力电子与电力传动领域，该算法将一个基波周期分解为12个扇区，同时利用傅里叶分解计算得到使得5、7次谐波最小的每个扇区内小矢量、中矢量、大矢量作用时间t opt1、t opt2、t opt3；每个扇区均设计了两个输出电压一致但对中点电位影响不同的脉冲序列L 1和L 2，通过中点电位模型预测算法，选择中点电位最接近0的序列作为最终调制序进行发波。本算法能够在过调制区实现中点电位的主动控制，且具有较低的输出5、7次谐波，算法简单，适用性强。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子与电力传动领域，具体涉及中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法。
背景技术
传统的两电平逆变器在电压等级较高时存在输出谐波含量高，dv/dt较高等问题，传统级联拓扑结构存在开关管数量较多，可靠性差的问题。为此，二极管箝位型三电平逆变器因其所需开关数量较少、输出谐波含量以及dv/dt较低等优点，广泛应用于中高压场合。但是三电平逆变器由于其自身拓扑结构的特点，其在工作时需要额外对中点电位进行控制，特别针对过调制区，由于小矢量作用时间较短，中点电位控制能力将严重下降，此时将导致上下支撑电容电压不均衡，严重时将导致过压故障。此外，针对大功率应用场合，受开关损耗的影响，其通常要求逆变器运行在较低的开关频率下。传统异步空间矢量调制算法在低开关频率下会产生输出电压不对称的问题，进而影响输出谐波性能，使电机产生机械振动和噪声等。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法，该算法在过调制区实现中点电位的主动控制，且具有较低的输出5、7次谐波，算法简单，适用性强。
中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法，通过以下步骤和原理实现：
步骤S1，根据二极管钳位的三电平逆变器拓扑结构，将两相静止αβ坐标系划分为12个扇区，每个扇区进行1次参考电压矢量采样，共计12个参考电压矢量
U ref1~
U ref12，将所述参考电压矢量的幅值
U m与2/3倍直流母线电压
U dc求比值得到调制度
m。
步骤S2， 每个扇区内的参考电压矢量由最接近的小矢量、中矢量、大矢量合成；定义在任意一个扇区内，小矢量作用时间为
t 1，中矢量作用时间为
t 2，大矢量作用时间为
t 3，根据面积相等原理可以得出
t 1、
t 2、
t 3的取值范围。
步骤S3，在所述
t 1、
t 2、
t 3的取值范围内，根据傅里叶级数展开，选取使5、7次谐波最小的
t 1、
t 2、
t 3的取值
t opt1、
t opt2、
t opt3。
步骤S4，第一扇区内，参考电压矢量
U ref1可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由pon、pnn、pon、poo、pon、pnn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由pon、pnn、pon、onn、pon、pnn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第二扇区内，参考电压矢量
U ref2可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由pon、ppn、pon、oon、pon、ppn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由pon、ppn、pon、ppo、pon、ppn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第三扇区内，参考电压矢量
U ref3可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由opn、ppn、opn、oon、opn、ppn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由opn、ppn、opn、ppo、opn、ppn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第四扇区内，参考电压矢量
U ref4可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由opn、npn、opn、opo、opn、npn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由opn、npn、opn、non、opn、npn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第五扇区内，参考电压矢量
U ref5可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由npo、npn、npo、opo、npo、npn、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由npo、npn、npo、non、npo、npn、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第六扇区内，参考电压矢量
U ref6可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由npo、npp、npo、opp、npo、npp、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由npo、npp、npo、noo、npo、npp、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第七扇区内，参考电压矢量
U ref7可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由nop、npp、nop、opp、nop、npp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由nop、npp、nop、noo、nop、npp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第八扇区内，参考电压矢量
U ref8可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由nop、nnp、nop、oop、nop、nnp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由nop、nnp、nop、nno、nop、nnp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第九扇区内，参考电压矢量
U ref9可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由onp、nnp、onp、oop、onp、nnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由onp、nnp、onp、nno、onp、nnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第十扇区内，参考电压矢量
U ref10可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由onp、pnp、onp、pop、onp、pnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由onp、pnp、onp、ono、onp、pnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第十一扇区内，参考电压矢量
U ref11可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由pno、pnp、pno、pop、pno、pnp、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由pno、pnp、pno、ono、pno、pnp、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第十二扇区内，参考电压矢量
U ref12可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由pno、pnn、pno、poo、pno、pnn、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由pno、pnn、pno、onn、pno、pnn、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成。
步骤S5，每个扇区内，将
L 1、
L 2带入中点电位模型预测公式，选择使得中点电位最接近0的序列作为最终调制序列，并通过调制模块作用于开关器件。
进一步的，在所述步骤S1中，12个扇区定义为：选定在两相静止αβ坐标系中α轴的位置为第一扇区起始位置，超前α轴30°的位置为第一扇区终点位置，之后每30°划分为一个扇区；调制度
m计算公式为：
，
其中，
U m为参考电压矢量的幅值，
U dc为直流母线电压。
进一步的，在所述步骤S2中，所述面积相等原理计算方法为：
，
其中，
t 1为小矢量作用时间总和，
t 2为中矢量作用时间总和，
t 3为大矢量作用时间总和；
π为圆周率；
U m为参考电压矢量
U ref的幅值；
U dc为直流母线电压。
所述S2中的小矢量的作用时间
t 1、中矢量的作用时间
t 2和大矢量的作用时间
t 3的取值范围计算方法为：
，
其中，
m为调制度，
π为圆周率，
t 1为小矢量作用时间总和，
t 2为中矢量作用时间总和，
t 3为大矢量作用时间总和。
进一步的，所述步骤S3中，输出相电压的5次谐波分量幅值表达式：
，
其中，
a 5、
b 5为傅立叶分解后的5次谐波分量幅值，
T为基波周期，∫为积分符号，
f(
t)为输出相电压波形函数， cos为余弦三角函数，sin为正弦三角函数，
ω为输出相电压基波角频率，
d为微分算子，
t为时间。
输出相电压的7次谐波分量幅值表达式：
，
其中，
a 7、
b 7为傅立叶分解后的7次谐波分量幅值，
T为基波周期，∫为积分符号，
f(
t)为输出相电压波形函数， cos为余弦三角函数，sin为正弦三角函数，
ω为输出相电压基波角频率，
d为微分算子，
t为时间。
进一步的，所述步骤S4中，p表示上桥臂1管和2管导通，下桥臂3管和4管关断；o表示上桥臂1管关断、2管导通，下桥臂3管导通、4管关断；n表示上桥臂1管和2管关断，下桥臂3管和4管导通；对于每一相桥臂，p、o、n中任取三个形成的任意一种组合均对应一个基本电压矢量，共3个桥臂形成33=27个基本电压矢量。
进一步的，所述步骤S5中，脉冲序列
L 1的中点电位模型预测公式为：
，
脉冲序列
L 2的中点电位模型预测公式为：
，
其中，Δ
U 0表示中点电位变化，
C为支撑电容，
t opt1为5、7次谐波最小的小矢量作用时间总和，
t opt2为5、7次谐波最小的中矢量作用时间总和，
t opt3为5、7次谐波最小的大矢量作用时间总和，
i o1、
i o2为中点电流值，第一扇区内
i o1、
i o2分别为
i b、
i a，第二扇区内
i o1、
i o2分别为
i b、
i c，第三扇区内
i o1、
i o2分别为
i a、
i c，第四扇区内
i o1、
i o2分别为
i a、
i b，第五扇区内
i o1、
i o2分别为
i c、
i b，第六扇区内
i o1、
i o2分别为
i c、
i a，第七扇区内
i o1、
i o2分别为
i b、
i a，第八扇区内
i o1、
i o2分别为
i b、
i c，第九扇区内
i o1、
i o2分别为
i a、
i c，第十扇区内
i o1、
i o2分别为
i a、
i b，第十一扇区内
i o1、
i o2分别为
i c、
i b，第十二扇区内
i o1、
i o2分别为
i c、
i a。
本发明的有益之处在于：本发明在过调制区实现中点电位的主动控制，且具有较低的输出5、7次谐波，算法简单，适用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为基本电压矢量在两相静止αβ坐标系中的分布图；
图2为二极管钳位的三电平逆变器拓扑图。
实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
具体的实施步骤如下：
步骤一：图1为基本电压矢量在两相静止αβ坐标系中的分布图。如图1所示，根据二极管钳位的三电平逆变器拓扑结构，将两相静止αβ坐标系划分为12个扇区，每个扇区进行1次参考电压矢量采样，共计12个参考电压矢量
U ref1~
U ref12，将所述参考电压矢量的幅值
U m与2/3倍直流母线电压
U dc求比值得到调制度
m；12个扇区定义为：选定在两相静止αβ坐标系中α轴的位置为第一扇区起始位置，超前α轴30°的位置为第一扇区终点位置，之后每30°划分为一个扇区；调制度
m计算公式为：
，
其中，
U m为参考电压矢量的幅值，
U dc为直流母线电压。
步骤二：每个扇区内的参考电压矢量由最接近的小矢量、中矢量、大矢量合成；定义在任意一个扇区内，小矢量作用时间为
t 1，中矢量作用时间为
t 2，大矢量作用时间为
t 3，根据面积相等公式：
，
其中，
t 1为小矢量作用时间总和，
t 2为中矢量作用时间总和，
t 3为大矢量作用时间总和；
π为圆周率；
U m为参考电压矢量
U ref的幅值；
U dc为直流母线电压；
得出
t 1、
t 2、
t 3的取值范围计算公式为：
，
其中，
m为调制度，
π为圆周率，
t 1为小矢量作用时间总和，
t 2为中矢量作用时间总和，
t 3为大矢量作用时间总和。
步骤三：在所述
t 1、
t 2、
t 3的取值范围内，根据傅里叶级数展开，选取使5、7次谐波最小的
t 1、
t 2、
t 3的取值
t opt1、
t opt2、
t opt3；
输出相电压的5次谐波分量幅值表达式：
，
其中，
a 5 、
b 5为傅立叶分解后的5次谐波分量幅值，
T为基波周期，∫为积分符号，
f(
t)为输出相电压波形函数， cos为余弦三角函数，sin为正弦三角函数，
ω为输出相电压基波角频率，
d为微分算子，
t为时间。
输出相电压的7次谐波分量幅值表达式：
，
其中，
a 7、
b 7为傅立叶分解后的7次谐波分量幅值，
T为基波周期，∫为积分符号，
f(
t)为输出相电压波形函数， cos为余弦三角函数，sin为正弦三角函数，
ω为输出相电压基波角频率，
d为微分算子，
t为时间。
步骤四：图2为二极管钳位的三电平逆变器拓扑图。如图2所示，p表示上桥臂1管和2管导通，下桥臂3管和4管关断；o表示上桥臂1管关断、2管导通，下桥臂3管导通、4管关断；n表示上桥臂1管和2管关断，下桥臂3管和4管导通；对于每一相桥臂，p、o、n中任取三个形成的任意一种组合均对应一个基本电压矢量，共3个桥臂形成33=27个基本电压矢量。
第一扇区内，参考电压矢量
U ref1可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由pon、pnn、pon、poo、pon、pnn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由pon、pnn、pon、onn、pon、pnn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第二扇区内，参考电压矢量
U ref2可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由pon、ppn、pon、oon、pon、ppn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由pon、ppn、pon、ppo、pon、ppn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第三扇区内，参考电压矢量
U ref3可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由opn、ppn、opn、oon、opn、ppn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由opn、ppn、opn、ppo、opn、ppn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第四扇区内，参考电压矢量
U ref4可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由opn、npn、opn、opo、opn、npn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由opn、npn、opn、non、opn、npn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第五扇区内，参考电压矢量
U ref5可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由npo、npn、npo、opo、npo、npn、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由npo、npn、npo、non、npo、npn、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第六扇区内，参考电压矢量
U ref6可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由npo、npp、npo、opp、npo、npp、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由npo、npp、npo、noo、npo、npp、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第七扇区内，参考电压矢量
U ref7可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由nop、npp、nop、opp、nop、npp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由nop、npp、nop、noo、nop、npp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第八扇区内，参考电压矢量
U ref8可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由nop、nnp、nop、oop、nop、nnp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由nop、nnp、nop、nno、nop、nnp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第九扇区内，参考电压矢量
U ref9可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由onp、nnp、onp、oop、onp、nnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由onp、nnp、onp、nno、onp、nnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第十扇区内，参考电压矢量
U ref10可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由onp、pnp、onp、pop、onp、pnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由onp、pnp、onp、ono、onp、pnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第十一扇区内，参考电压矢量
U ref11可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由pno、pnp、pno、pop、pno、pnp、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由pno、pnp、pno、ono、pno、pnp、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第十二扇区内，参考电压矢量
U ref12可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列
L 1、
L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列
L 1由pno、pnn、pno、poo、pno、pnn、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列
L 2由pno、pnn、pno、onn、pno、pnn、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成。
步骤五：每个扇区内，将
L 1、
L 2带入中点电位模型预测公式，脉冲序列
L 1的中点电位模型预测公式为：
，
脉冲序列
L 2的中点电位模型预测公式为：
,
其中，Δ
U 0表示中点电位变化，
C为支撑电容，
t opt1为5、7次谐波最小的小矢量作用时间总和，
t opt2为5、7次谐波最小的中矢量作用时间总和，
t opt3为5、7次谐波最小的大矢量作用时间总和，
i o1、
i o2为中点电流值，第一扇区内
i o1、
i o2分别为
i b、
i a，第二扇区内
i o1、
i o2分别为
i b、
i c，第三扇区内
i o1、
i o2分别为
i a、
i c，第四扇区内
i o1、
i o2分别为
i a、
i b，第五扇区内
i o1、
i o2分别为
i c、
i b，第六扇区内
i o1、
i o2分别为
i c、
i a，第七扇区内
i o1、
i o2分别为
i b、
i a，第八扇区内
i o1、
i o2分别为
i b、
i c，第九扇区内
i o1、
i o2分别为
i a、
i c，第十扇区内
i o1、
i o2分别为
i a、
i b，第十一扇区内
i o1、
i o2分别为
i c、
i b，第十二扇区内
i o1、
i o2分别为
i c、
i a。
选择使得中点电位最接近0的序列作为最终调制序列，并通过调制模块作用于开关器件。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (5)
1.中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，根据二极管钳位的三电平逆变器拓扑结构，将两相静止αβ坐标系划分为12个扇区，每个扇区进行1次参考电压矢量采样，共计12个参考电压矢量U ref1~ U ref12，将参考电压矢量的幅值U m与2/3倍直流母线电压U dc求比值得到调制度m；
步骤S2，每个扇区内的参考电压矢量由最接近的小矢量、中矢量、大矢量合成；定义在任意一个扇区内，小矢量作用时间为t 1，中矢量作用时间为t 2，大矢量作用时间为t 3，根据面积相等原理可以得出t 1、t 2、t 3的取值范围；
步骤S3，在所述t 1、t 2、t 3的取值范围内，根据傅里叶级数展开，选取使5、7次谐波最小的t 1、t 2、t 3的取值t opt1、t opt2、t opt3；
步骤S4，第一扇区内，参考电压矢量U ref1可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由pon、pnn、pon、poo、pon、pnn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由pon、pnn、pon、onn、pon、pnn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第二扇区内，参考电压矢量U ref2可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由pon、ppn、pon、oon、pon、ppn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由pon、ppn、pon、ppo、pon、ppn、pon七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第三扇区内，参考电压矢量U ref3可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由opn、ppn、opn、oon、opn、ppn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由opn、ppn、opn、ppo、opn、ppn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第四扇区内，参考电压矢量U ref4可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由opn、npn、opn、opo、opn、npn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由opn、npn、opn、non、opn、npn、opn七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第五扇区内，参考电压矢量U ref5可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由npo、npn、npo、opo、npo、npn、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由npo、npn、npo、non、npo、npn、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第六扇区内，参考电压矢量U ref6可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由npo、npp、npo、opp、npo、npp、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由npo、npp、npo、noo、npo、npp、npo七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第七扇区内，参考电压矢量U ref7可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由nop、npp、nop、opp、nop、npp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由nop、npp、nop、noo、nop、npp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第八扇区内，参考电压矢量U ref8可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由nop、nnp、nop、oop、nop、nnp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由nop、nnp、nop、nno、nop、nnp、nop七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第九扇区内，参考电压矢量U ref9可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由onp、nnp、onp、oop、onp、nnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由onp、nnp、onp、nno、onp、nnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第十扇区内，参考电压矢量U ref10可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由onp、pnp、onp、pop、onp、pnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由onp、pnp、onp、ono、onp、pnp、onp七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第十一扇区内，参考电压矢量U ref11可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由pno、pnp、pno、pop、pno、pnp、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由pno、pnp、pno、ono、pno、pnp、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；第十二扇区内，参考电压矢量U ref12可由两个对中点电位影响不同，输出电压一致的脉冲序列L 1、L 2中的一个进行合成，其中脉冲序列L 1由pno、pnn、pno、poo、pno、pnn、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；脉冲序列L 2由pno、pnn、pno、onn、pno、pnn、pno七个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；
步骤S5，每个扇区内，将L 1、L 2带入中点电位模型预测公式，选择使得中点电位最接近0的序列作为最终调制序列，并通过调制模块作用于开关器件；脉冲序列L 1的中点电位模型预测公式为：
，
脉冲序列L 2的中点电位模型预测公式为：
，
其中，ΔU 0表示中点电位变化，C为支撑电容，t opt1为5、7次谐波最小的小矢量作用时间总和，t opt2为5、7次谐波最小的中矢量作用时间总和，t opt3为5、7次谐波最小的大矢量作用时间总和，i o1、i o2为中点电流值，第一扇区内i o1、i o2分别为i b、i a，第二扇区内i o1、i o2分别为i b、i c，第三扇区内i o1、i o2分别为i a、i c，第四扇区内i o1、i o2分别为i a、i b，第五扇区内i o1、i o2分别为i c、i b，第六扇区内i o1、i o2分别为i c、i a，第七扇区内i o1、i o2分别为i b、i a，第八扇区内i o1、i o2分别为i b、i c，第九扇区内i o1、i o2分别为i a、i c，第十扇区内i o1、i o2分别为i a、i b，第十一扇区内i o1、i o2分别为i c、i b，第十二扇区内i o1、i o2分别为i c、i a。
2.根据权利要求1所述的中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法，其特征在于，在所述步骤S1中，12个扇区定义为：选定在两相静止αβ坐标系中α轴的位置为第一扇区起始位置，超前α轴30°的位置为第一扇区终点位置，之后每30°划分为一个扇区；调制度m计算公式为：
，
其中，U m为参考电压矢量的幅值，U dc为直流母线电压。
3.根据权利要求1所述的中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述面积相等原理计算方法为：
，
其中，t 1为小矢量作用时间总和，t 2为中矢量作用时间总和，t 3为大矢量作用时间总和；π为圆周率；U m为参考电压矢量U ref的幅值；U dc为直流母线电压；
所述S2中的基本小矢量的作用时间t 1、基本中矢量的作用时间t 2和基本大矢量的作用时间t 3的取值范围计算方法为：
，
其中，m为调制度，π为圆周率，t 1为小矢量作用时间总和，t 2为中矢量作用时间总和，t 3为大矢量作用时间总和。
4.根据权利要求1所述的中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法，其特征在于，所述步骤S3中，输出相电压的5次谐波分量幅值表达式：
，
其中，a 5、b 5为傅立叶分解后的5次谐波分量幅值，T为基波周期，∫为积分符号，f(t)为输出相电压波形函数，cos为余弦三角函数，sin为正弦三角函数，ω为输出相电压基波角频率，d为微分算子，t为时间；
输出相电压的7次谐波分量幅值表达式：
，
其中，a 7、b 7为傅立叶分解后的7次谐波分量幅值，T为基波周期，∫为积分符号，f(t)为输出相电压波形函数， cos为余弦三角函数，sin为正弦三角函数，ω为输出相电压基波角频率，d为微分算子，t为时间。
5.根据权利要求1所述的中点电位可控的低谐波二极管钳位三电平同步过调制算法，其特征在于，所述步骤S4中，p表示上桥臂1管和2管导通，下桥臂3管和4管关断；o表示上桥臂1管关断、2管导通，下桥臂3管导通、4管关断；n表示上桥臂1管和2管关断，下桥臂3管和4管导通；对于每一相桥臂，p、o、n中任取三个形成的任意一种组合均对应一个基本电压矢量，共3个桥臂形成33=27个基本电压矢量。
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