【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变换器控制，涉及三电平变换器控制技术，具体地说，涉及一种三电平npc变换器控制方法及系统。
技术介绍
1、多电平变换器由于具有谐波含量低、电磁兼容特性好以及成本较低等优势，被广泛应用于牵引电机、风电变流、刮板运输等高压大功率领域。其中三电平中点箝位型(简称：npc)变换器是研究和应用最为广泛的电路拓扑，在三电平控制策略中，中点电压平衡、窄脉冲抑制及死区补偿是需要重点关注的问题。中点电压失衡将导致上下电容电压偏差较大，引起输出电压波形畸变，严重时将损坏器件，危害设备及人身安全。窄脉冲会导致开关器件的开关失败，引起输出电压波形畸变，还可能带来开关器件的热积累烧毁。死区效应则会引起电机启动转矩较小、低频震荡等问题，影响设备低频特性。
2、为解决上述问题，产业界及学术界做了大量研究。针对中点电压平衡控制提出了虚拟矢量控制、小矢量控制、零序矢量控制等方法。针对窄脉冲抑制提出了直接滤除、非最近三矢量调制、零序矢量控制等方法。针对死区补偿提出了电流反馈型、电压反馈型、直接脉冲型等方法。虽然上述方法可以分别解决中点电压平衡、窄脉冲抑制及死区补偿问题，但这些方法大多计算复杂且相互孤立，没有从系统的角度统一考虑。若孤立的依次去解决这三个问题，算法的复杂性将显著增加；而且由于各自问题孤立解决，机械的集成在一起可能会相互影响，破坏系统的整体稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的上述问题，提供了一种三电平npc变换器控制方法及系统，能够平衡上下支撑电容电压，保证输
2、本专利技术第一方面，提供了一种三电平npc变换器控制方法，其步骤为：
3、s1、中点电压平衡处理
4、将三电平六边形空间矢量划分大扇区和小扇区；
5、基于三电平电压矢量坐标判断大扇区位置；
6、基于大扇区位置、电压差方向和电流方向获得中点电压平衡调制度；
7、根据大扇区在三电平六边形空间矢量所处位置获得中心矢量坐标；
8、基于中心矢量坐标和三电平电压矢量坐标判断小扇区位置；
9、基于小扇区位置确定相邻矢量作用时间，利用中点电压平衡调制度对零矢量作用时间进行补偿，获得电压矢量切换时间；
10、s2、窄脉冲抑制处理
11、确定功率器件的最小脉冲宽度；
12、基于最小脉冲宽度设定窄脉冲抑制原则；
13、基于窄脉冲抑制原则对步骤s1获得的电压矢量切换时间进行窄脉冲抑制；
14、s3、死区补偿处理
15、确定死区补偿系数；
16、基于死区补偿系数对窄脉冲抑制处理后的电压矢量切换时间进行死区补偿得到死区补偿后的电压矢量切换时间；
17、s4、根据大扇区位置，基于死区补偿后的电压矢量切换时间对六路pwm占空比进行赋值，控制功率器件通断。
18、在一些实施例中，在所述步骤s1中，划分大扇区和小扇区的方法为：将整个三电平六边形空间矢量划分为六个相邻的两电平六边形，定义为一到六六个大扇区；将每个大扇区继续划分为六个相邻的三角形，定义为1至6六个小扇区。
19、在一些实施例中，在所述步骤s1中，判断大扇区位置的方法为：
20、基于两相静止坐标系下三电平电压矢量坐标，根据公式(1)计算大扇区判断变量；所述公式(1)表示为：
21、
22、式中，va、vb、vc为大扇区判断变量，ualpha3、ubeta3为两相静止坐标系下三电平电压矢量坐标；
23、根据大扇区判断变量va、vb、vc的符号获得大扇区号以及大扇区号与大扇区的对应关系。
24、在一些实施例中，在所述步骤s1中，获得中点电压平衡调制度的方法为：
25、利用电压差滞环根据公式(2)获得电压差方向，公式(2)表示为：
26、
27、式中，flag_un为电压差方向，udc_error为上下支撑电容电压差，udc_error_imt为电压差滞环限值；
28、利用电流滞环根据公式(3)获得电流方向，公式(3)表示为：
29、
30、式中，sign_ii为电流方向，ii为三相电流，i＝a,b,c，i_imt为电流滞环限值；
31、根据大扇区位置，基于电压差方向和电流方向通过公式(4)获得中点电压平衡调制度，所述公式(4)表示为：
32、k＝s*flag_un*sign_ii*ko (4)
33、式中，k为中点电压平衡调制度；s为补偿方向，当大扇区为1、3、5时，s＝1，当大扇区为2、4、6时，s＝-1；ko为调制系数，取值范围为0-1。
34、在一些实施例中，在所述步骤s1中，判断小扇区位置的方法为：
35、利用中心矢量坐标将三电平电压矢量坐标通过公式(5)转化为两电平电压矢量坐标，公式(5)表示为：
36、
37、式中，ualpha2、ubeta2为两电平电压矢量坐标，cer_alpha、cer_beta为中心矢量坐标；
38、根据公式(6)计算小扇区判断变量；
39、
40、式中，va2、vb2、vc2为小扇区判断变量；
41、根据小扇区判断变量的符号获得小扇区号以及小扇区号与小扇区的对应关系。
42、在一些实施例中，在所述步骤s1中，电压矢量切换时间确定步骤：根据小扇区位置，计算相邻矢量作用时间，利用中点电压平衡调制度对矢量作用时间进行补偿，得到每个小扇区的电压矢量切换时间。
43、在一些实施例中，在所述步骤s2中，确定功率器件的最小脉冲宽度方法为：根据功率器件允许的最小开通时间和开关周期通过公式(7)确定功率器件的最小脉冲宽度，公式(7)表示为：
44、
45、式中，tmin为功率器件的最小脉冲宽度，t_on为功率器件允许的最小开通时间，t_sw为开关周期。
46、在一些实施例中，在所述步骤s2中，基于最小脉冲宽度tmin设定的窄脉冲抑制原则为：脉宽小于0.5*tmin的脉冲滤除，脉宽介于0.5*tmin和1*tmin之间的脉冲拓宽为tmin，脉冲宽度大于1*tmin的脉冲不处理。
47、在一些实施例中，在所述步骤s3中，所述死区补偿采用单边对称补偿，通过公式(9)计算所述死区补偿系数，公式(9)表示为：
48、
49、式中，compen为死区补偿系数，t_dead为死区时间；
50、基于死区补偿系数通过公式(10)对窄脉冲抑制处理后的电压矢量切换时间进行死区补偿，公式(10)表示为：
51、
52、式中，ti′为死区补偿后的电压矢量切换时间，ii为三相电流，i＝a,b,c。
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1.一种三电平NPC变换器控制方法，其特征在于，其步骤为：
2.如权利要求1所述的三电平NPC变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，划分大扇区和小扇区的方法为：将整个三电平六边形空间矢量划分为六个相邻的两电平六边形，定义为一到六六个大扇区；将每个大扇区继续划分为六个相邻的三角形，定义为1至6六个小扇区。
3.如权利要求1所述的三电平NPC变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，判断大扇区位置的方法为：
4.如权利要求1所述的三电平NPC变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，获得中点电压平衡调制度的方法为：
5.如权利要求4所述的三电平NPC变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，判断小扇区位置的方法为：
6.如权利要求1所述的三电平NPC变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，电压矢量切换时间确定步骤：根据小扇区位置，计算相邻矢量作用时间，利用中点电压平衡调制度对矢量作用时间进行补偿，得到每个小扇区的电压矢量切换时间。
7.如权利要求1所述的三电平NPC变换器控制方法，其特征
8.如权利要求7所述的三电平NPC变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，基于最小脉冲宽度设定的窄脉冲抑制原则为：脉宽小于0.5*Tmin的脉冲滤除，脉宽介于0.5*Tmin和1*Tmin之间的脉冲拓宽为Tmin，脉冲宽度大于1*Tmin的脉冲不处理；基于最小脉冲宽度按照公式(8)对电压矢量切换时间进行窄脉冲抑制，公式(8)表示为：
9.如权利要求8所述的三电平NPC变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述死区补偿采用单边对称补偿，通过公式(9)计算所述死区补偿系数，公式(9)表示为：
10.一种三电平NPC变换器控制系统，用于实现权利要求1至9任意一项所述的三电平NPC变换器控制方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种三电平npc变换器控制方法，其特征在于，其步骤为：
2.如权利要求1所述的三电平npc变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤s1中，划分大扇区和小扇区的方法为：将整个三电平六边形空间矢量划分为六个相邻的两电平六边形，定义为一到六六个大扇区；将每个大扇区继续划分为六个相邻的三角形，定义为1至6六个小扇区。
3.如权利要求1所述的三电平npc变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤s1中，判断大扇区位置的方法为：
4.如权利要求1所述的三电平npc变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤s1中，获得中点电压平衡调制度的方法为：
5.如权利要求4所述的三电平npc变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤s1中，判断小扇区位置的方法为：
6.如权利要求1所述的三电平npc变换器控制方法，其特征在于，在所述步骤s1中，电压矢量切换时间确定步骤：根据小扇区位置，计算相邻矢量作用时间，利用中点电压平衡调制度对矢量作用时间进行补偿，得到每个小...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵振华，赵栋，咸粤飞，崔晓光，胡冰，邵春伟，李泽元，武文皓，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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