多段式零序电压逼近的HANPC多电平变换器的优化控制方法

1.一种多段式零序电压逼近的HANPC多电平变换器的优化控制方法，其特征在于，包括：根据HANPC多电平变换器中不同开关状态与输出电平的对应关系，对HANPC多电平变换器进行调制；确定HANPC多电平变换器的悬浮电容和直流母线中间电容的电容电压进行解耦控制与占空比调节的对应关系；其中，当所述悬浮电容的电容电压和/或所述直流母线中间电容的电容电压偏离平衡点电压时，分别控制HANPC多电平变换器的各开关管的开闭状态及开闭时间，以调整各开关管的占空比；调整各开关管的占空比，采用如下公式：式中，d' 1x 、d' 2x 及d' 3x 为调整后的各开关管的占空比，u refx 为归一化后的调制信号，在一个载波周期中，各开关管的占空比等于归一化后的调制信号，即d 1x ＝d 2x ＝d 3x ＝u refx ，Δf和Δd为占空比的变化量；根据调整各开关管的占空比的公式，可得：流过直流母线中间电容的平均电流i m,ave 为：流过悬浮电容的平均电流i fx,ave 为：式中，i ox 为HANPC的输出电流；根据上述公式确定HANPC多电平变换器的不同的输出电压及不同的输出电流与各开关管调整占空比的对应关系；建立零序电压与所述悬浮电容的电压控制器输出、所述直流母线中间电容的电压控制器输出及零序电压线性调节范围之间的约束条件；根据所述约束条件确定所述零序电压的线性调节区间；将所述线性调节区间分为预设数量的等距离点，并计算出所述预设数量个所述零序电压注入后流入中性点的单相平均电流的占空比；根据所述预设数量的所述占空比及实时采集的HANPC多电平变换器的三相输出电流值，计算得到所述预设数量的流入中性点的三相总平均电流；计算流入中性点的三相总平均电流参考值，以及计算得到使目标函数值最小的最优零序电压；在各开关管的占空比对应的参考信号上叠加所述最优零序电压以采用分段式零序电压逼近方法计算出零序电压值。 2.根据权利要求1所述的多段式零序电压逼近的HANPC多电平变换器的优化控制方法，其特征在于，所述约束条件为：式中，零序电压u z 为待优化变量，Δf a 、Δf b 、Δf c 、Δd a 、Δd b 、Δd c 为通过各开关管控制器的输出获得的控制作用量，u refa 、u refb 、u refc 为各开关管的调制信号。 3.根据权利要求1所述的多段式零序电压逼近的HANPC多电平变换器的优化控制方法，其特征在于，计算所述预设数量个所述零序电压注入后流入中性点的单相平均电流的占空比，采用如下公式：u′ refx ＝u refx +u z ，式中，u refx 为参考相电压，u' refx 为注入零序电压后的实际相电压，u z 为注入的零序电压，d' Nx 为注入零序电压后流入中性点的单相电流的占空比。 4.根据权利要求1所述的多段式零序电压逼近的HANPC多电平变换器的优化控制方法，其特征在于，计算得到所述预设数量的流入中性点的三相总平均电流，采用如下公式：i′ N,ave ＝i′ Na,ave +i′ Nb,ave +i′ Nc,ave＝d′ Na ·i oa +d′ Nb ·i ob +d′ Nc ·i oc式中，i' N,ave 为零序电压注入后流入中性点的三相总平均电流，i' Na,ave 、i' Nb,ave 和i' Nc,ave 为零序电压注入后流入中性点的各相平均电流，d' Na 、d' Nb 和d' Nc 为注入零序电压后流入中性点的各相电流的占空比，i oa 、i ob 和i oc 为HANPC多电平变换器的各相输出电流值。 5.根据权利要求1所述的多段式零序电压逼近的HANPC多电平变换器的优化控制方法，其特征在于，计算流入中性点的三相总平均电流参考值，采用如下公式：ΔU N ＝U d -U u ，式中，ΔU N 为直流侧上下母线电容电压差，U d 为直流侧上母线电容电压差，U u 为直流侧下母线电容电压差，i Nref 为流入中性点的三相总平均电流参考值，C ud 为直流侧上、下母线电容值，ΔT s 为控制周期；定义注入零序电压后的流入中性点三相总平均电流与流入中性点三相总平均电流参考值之差的平方作为所述目标函数，如下式：min[(i′ N,ave -i Nref ) 2 ]式中，i' N,ave 为零序电压注入后流入中性点的三相总平均电流，i Nref 为流入中性点的三相总平均电流参考值。 6.根据权利要求1所述的多段式零序电压逼近的HANPC多电平变换器的优化控制方法，其特征在于，采用载波移相调制方法对HANPC多电平变换器进行调制，将HANPC多电平变换器的多个载波之间相互移相2π/3，移相后的载波分别对应HANPC多电平变换器的各开关管。 7.根据权利要求1所述的多段式零序电压逼近的HANPC多电平变换器的优化控制方法，其特征在于，在HANPC多电平变换器的前级加入死区控制，以在P控制器的输入小于预设值时，所述P控制器不产生输出。