非对称型准Z源三电平逆变器的空间矢量调制方法及系统

非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法及系统
技术领域
1.本发明属于电力电子功率变换技术领域，尤其涉及非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.准z源三电平逆变器具有单级形式功率变换、输入电流连续、无源器件容量小、无需设置死区时间等优势，在太阳能光伏发电、储能系统、电机驱动等领域得到了广泛应用。准z源中点箝位型(neutral point clamped,npc)和t型(t-type)三电平逆变器是最为常用的两种准z源三电平逆变器拓扑，但两者需采用数量较多的功率开关管，不可避免地增加了系统成本和体积。
4.为进一步减少功率开关管数量、降低系统体积和成本，可采用非对称型准z源三电平逆变器拓扑结构，即将准z源三电平逆变器的其中一相桥臂替换为两电平逆变器拓扑的桥臂；然而，该拓扑结构的三相桥臂不再对称，用于准z源三电平逆变器的现有调制方法无法适用。
5.发明人发现，非对称型准z源三电平逆变器的基本电压矢量个数有限，给设计空间矢量调制策略带来极大困难；因此，适用于非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法亟待研究。


技术实现要素：

6.为克服上述现有技术的不足，本发明提供了非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法及系统，能够克服拓扑结构不对称性对系统输出的影响，保证三相对称输出电流，同时具备升压和中点电压平衡主动控制能力。
7.为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
8.本发明第一方面提供了非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法。
9.非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法，包括：
10.根据参考电压矢量的幅值和相角，判断参考电压矢量在空间矢量图中所在的扇区；
11.结合参考电压矢量所在的扇区和准z源网络中两个电容的电压偏差，选取相应的基本电压矢量，并产生开关序列标志位；
12.对准z源网络中两个电容的电压偏差进行调节，得到直流侧电容电压均衡控制器的输出量；
13.基于开关序列标志位，选择注入不同类型的直通状态，计算基本电压矢量的占空比，并根据计算得到的占空比，对直流侧电容电压均衡控制器的输出量进行限幅；
14.根据开关序列标志位和基本电压矢量的占空比，设计开关序列，将开关序列转换
为功率开关管的pwm驱动信号，控制非对称型准z源三电平逆变器工作。
15.进一步的，根据系统中点电压平衡控制要求，设置中点电压平衡控制阈值δv
np_th
，结合参考电压矢量所在的扇区sector和电容c2、c3的电压偏差δv
np
，按照规则选取相应的基本电压矢量合成参考电压矢量，并产生开关序列标志位flag。
16.进一步的，将准z源网络中两个电容的电压偏差δv
np
，并送入比例-积分(proportionalintegral,pi)调节器，进一步取绝对值运算，得到直流侧电容电压均衡控制器的输出量。
17.进一步的，根据开关序列标志位的取值情况，确定基本电压矢量占空比计算方式；利用伏秒平衡原理列写方程组，求解基本电压矢量的占空比。
18.进一步的，所述选择注入不同类型的直通状态，具体方法如下：当开关序列标志位flag＝5或14时，在p型小矢量中注入下直通状态，在n型小矢量中注入上直通状态，实现升压功能，且不影响系统正常输出交流电压；当开关序列标志位flag取其它值时，在零矢量[ppp]或[nnn]中注入全直通状态，实现升压功能，且不影响系统正常输出交流电压。
[0019]
进一步的，对直流侧电容电压均衡控制器的输出量进行限幅处理，保证各基本电压矢量的占空比均大于0、且小于1，更新各基本电压矢量的占空比，实现中点电压平衡控制。
[0020]
进一步的，根据开关序列标志位的取值情况，设计开关序列。
[0021]
进一步的，将设计的开关序列转换为功率开关管的pwm驱动信号，进而控制非对称型准z源三电平逆变器系统工作。
[0022]
本发明第二方面提供了非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制系统。
[0023]
非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制系统，包括扇区判断模块、标志位计算模块、直流侧电容电压均衡控制模块、占空比计算模块和开关设计模块；
[0024]
扇区判断模块，被配置为：根据参考电压矢量的幅值和相角，判断参考电压矢量在空间矢量图中所在的扇区；
[0025]
标志位计算模块，被配置为：结合参考电压矢量所在的扇区和准z源网络中两个电容的电压偏差，选取相应的基本电压矢量，并计算开关序列标志位；
[0026]
直流侧电容电压均衡控制模块，被配置为：对准z源网络中两个电容的电压偏差进行调节，得到直流侧电容电压均衡控制器的输出量；
[0027]
占空比计算模块，被配置为：基于开关序列标志位，选择注入不同类型的直通状态，计算基本电压矢量的占空比，并根据计算得到的占空比，对直流侧电容电压均衡控制器的输出量进行限幅；
[0028]
开关设计模块，被配置为：根据开关序列标志位和基本电压矢量的占空比，设计开关序列，将开关序列转换为功率开关管的pwm驱动信号，控制非对称型准z源三电平逆变器工作。
[0029]
本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法中的步骤。
[0030]
本发明第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的非对称型
准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法中的步骤。
[0031]
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0032]
1.在不同扇区内，通过在零矢量中注入全直通状态，或在小矢量中注入上直通和下直通状态，实现升压功能。
[0033]
2.根据参考电压矢量所在的扇区和直流侧电容电压偏差值，选取相应的基本电压矢量，有效控制中点电压平衡，电容电压波动幅值很小。
[0034]
3.当异常因素导致中点电压发生偏移时，本发明方法具备中点电压平衡主动控制能力，实现中点电压平衡状态恢复，从而提高了系统的运行可靠性。
[0035]
4.克服拓扑结构不对称性对系统输出的影响，保证三相对称输出电流。
[0036]
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0037]
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0038]
图1为第一个实施例中非对称型准z源三电平逆变器的电路拓扑图；
[0039]
图2为第一个实施例中的空间矢量图；
[0040]
图3为第一个实施例中的控制框图；
[0041]
图4(a)和图4(b)为本实施例方法在非升压运行模式下的工作波形图。
[0042]
图5(a)和图5(b)为本实施例方法在升压运行模式下的工作波形图。
[0043]
图6(a)为本实施例方法在非升压运行模式下、调制度由0.6阶跃变化至0.8时的工作波形图。
[0044]
图6(b)为本实施例方法在升压运行模式下、调制度由0.6阶跃变化至0.8时的工作波形图。
[0045]
图7(a)为本实施例方法在非升压运行模式下、中点电压平衡控制由使能至取消时的工作波形图。
[0046]
图7(b)为本实施例方法在升压运行模式下、中点电压平衡控制由使能至取消时的工作波形图。
具体实施方式
[0047]
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0048]
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明；除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0049]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0050]
实施例一
[0051]
本实施例公开了非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法。
[0052]
图1为非对称型准z源三电平逆变器的电路拓扑图，包括如下组成部分：直流电源、准z源网络、非对称型三电平逆变器、负载。其中，准z源网络连接在直流电源和非对称型三电平逆变器之间，用于实现升压功能；其输入电压为v
in
，输出电压为v
dc
；非对称型三电平逆变器由a、b、c三相桥臂组成，a相桥臂含有2只功率开关管，b相和c相桥臂各含有4只功率开关管。
[0053]
非对称型准z源三电平逆变器的开关状态可分为两种：非直通(non-shoot-through)状态和直通(shoot-through)状态。
[0054]
与普通三电平逆变器相同，非对称型准z源三电平逆变器的非直通状态包括三种：[p]、[o]和[n]；选择准z源网络的中性点(即图1中的点o)作为参考点；当开关状态为[p]时，桥臂输出电压为+v
dc
/2；当开关状态为[o]时，桥臂输出电压为0；当开关状态为[n]时，桥臂输出电压为-v
dc
/2。
[0055]
表1a相的开关状态及开通的功率开关管
[0056][0057]
表2b相和c相的开关状态及开通的功率开关管
[0058][0059]
非对称型准z源三电平逆变器的直通状态包括三种：上直通(up-shoot-through,ust)状态(简记为[u])、下直通(down-shoot-through,dst)状态(简记为[d])、全直通(full-shoot-through,fst)状态(简记为[f])；表1为a相的开关状态及开通的功率开关管，表2为b相和c相的开关状态及开通的功率开关管。
[0060]
采用脉宽调制(pulse width modulation,pwm)方式控制各功率开关管的开通及关断；可以理解的是，功率开关管为绝缘栅双极型晶体管(insulate-gate bipolar transistor,igbt)；功率开关管也可采用其他形式晶体管来实现。
[0061]
图2为非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量图，其中，基本电压矢量包括6个大矢量、4个中矢量、6个小矢量和2个零矢量，具体而言，大矢量包括：[pnn]、[ppn]、[npn]、
[npp]、[nnp]、[pnp]，中矢量包括：[pon]、[npo]、[nop]、[pno]，小矢量包括：[poo]、[ppo]、[non]、[noo]、[nno]、[pop]，零矢量包括：[ppp]、[nnn]。
[0062]
本发明方法的控制框图如图3所示，为获得三相对称输出电流、实现中点电压平衡控制和升压等目标，设计非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法，包括：
[0063]
步骤s1：根据参考电压矢量的幅值和相角，判断参考电压矢量在空间矢量图中所在的扇区；
[0064]
步骤s2：结合参考电压矢量所在的扇区和准z源网络中两个电容的电压偏差，选取相应的基本电压矢量，并产生开关序列标志位；
[0065]
采样准z源网络中电容c2和c3两端的电压，计算准z源网络中两个电容的电压偏差δv
np
。
[0066]
根据系统中点电压平衡控制要求，设置中点电压平衡控制阈值(δv
np_th
)，结合参考电压矢量所在的扇区(sector)和电容c2、c3的电压偏差(δv
np
)，选取相应的基本电压矢量合成参考电压矢量，并产生开关序列标志位(flag)，具体规则如下：
[0067]
当sector＝1、且δv
np
≤δv
np_th
时，选取大矢量[pnn]、中矢量[pon]、零矢量[ppp]合成参考电压矢量，同时在零矢量[ppp]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝1；
[0068]
当sector＝1、且δv
np
》δv
np_th
时，选取大矢量[pnn]、中矢量[pon]、小矢量[poo]、零矢量[ppp]合成参考电压矢量，同时在零矢量[ppp]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝2；
[0069]
当sector＝2、且δv
np
≤δv
np_th
时，选取大矢量[ppn]、中矢量[pon]、零矢量[ppp]合成参考电压矢量，同时在零矢量[ppp]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝3；
[0070]
当sector＝2、且δv
np
》δv
np_th
时，选取大矢量[ppn]、中矢量[pon]、小矢量[ppo]、零矢量[ppp]合成参考电压矢量，同时在零矢量[ppp]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝4；
[0071]
当sector＝3或4时，选取大矢量[ppn]、大矢量[npn]、小矢量[ppo]、小矢量[non]合成参考电压矢量，同时在小矢量[ppo]中注入下直通状态，在小矢量[non]中注入上直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝5；
[0072]
当sector＝5、且δv
np
≥-δv
np_th
时，选取大矢量[npn]、中矢量[npo]、零矢量[nnn]合成参考电压矢量，同时在零矢量[nnn]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝6；
[0073]
当sector＝5、且δv
np
《-δv
np_th
时，选取大矢量[npn]、中矢量[npo]、小矢量[non]、零矢量[nnn]合成参考电压矢量，同时在零矢量[nnn]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝7；
[0074]
当sector＝6、且δv
np
≥-δv
np_th
时，选取大矢量[npp]、中矢量[npo]、零矢量[nnn]合成参考电压矢量，同时在零矢量[nnn]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝8；
[0075]
当sector＝6、且δv
np
《-δv
np_th
时，选取大矢量[npp]、中矢量[npo]、小矢量[noo]、零矢量[nnn]合成参考电压矢量，同时在零矢量[nnn]中注入全直通状态，实现升压
功能，开关序列标志位flag＝9；
[0076]
当sector＝7、且δv
np
≥-δv
np_th
时，选取大矢量[npp]、中矢量[nop]、零矢量[nnn]合成参考电压矢量，同时在零矢量[nnn]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝10；
[0077]
当sector＝7、且δv
np
《-δv
np_th
时，选取大矢量[npp]、中矢量[nop]、小矢量[noo]、零矢量[nnn]合成参考电压矢量，同时在零矢量[nnn]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝11；
[0078]
当sector＝8、且δv
np
≥-δv
np_th
时，选取大矢量[nnp]、中矢量[nop]、零矢量[nnn]合成参考电压矢量，同时在零矢量[nnn]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝12；
[0079]
当sector＝8、且δv
np
《-δv
np_th
时，选取大矢量[nnp]、中矢量[nop]、小矢量[nno]、零矢量[nnn]合成参考电压矢量，同时在零矢量[nnn]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝13；
[0080]
当sector＝9或10时，选取大矢量[nnp]、大矢量[pnp]、小矢量[pop]、小矢量[nno]合成参考电压矢量，同时在小矢量[pop]中注入下直通状态，在小矢量[nno]中注入上直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝14；
[0081]
当sector＝11、且δv
np
≤δv
np_th
时，选取大矢量[pnp]、中矢量[pno]、零矢量[ppp]合成参考电压矢量，同时在零矢量[ppp]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝15；
[0082]
当sector＝11、且δv
np
》δv
np_th
时，选取大矢量[pnp]、中矢量[pno]、小矢量[pop]、零矢量[ppp]合成参考电压矢量，同时在零矢量[ppp]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝16；
[0083]
当sector＝12、且δv
np
≤δv
np_th
时，选取大矢量[pnn]、中矢量[pno]、零矢量[ppp]合成参考电压矢量，同时在零矢量[ppp]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝17；
[0084]
当sector＝12、且δv
np
》δv
np_th
时，选取大矢量[pnn]、中矢量[pno]、小矢量[poo]、零矢量[ppp]合成参考电压矢量，同时在零矢量[ppp]中注入全直通状态，实现升压功能，开关序列标志位flag＝18。
[0085]
步骤s3：对准z源网络中两个电容的电压偏差进行调节，得到直流侧电容电压均衡控制器的输出量；
[0086]
将准z源网络中两个电容的电压偏差δv
np
，并送入pi调节器，进一步取绝对值运算，得到直流侧电容电压均衡控制器的输出量，即
[0087][0088]
其中，v
c2
和v
c3
分别为电容c2和c3两端的电压，k
p,np
和k
i,np
为pi调节器的参数。
[0089]
得到的直流侧电容电压均衡控制器输出量(即y
np
)用于下个步骤中对直流侧电容电压均衡控制器的输出量进行限幅处理，保证各基本电压矢量的占空比均大于0、且小于1，进而实现中点电压平衡控制。
[0090]
步骤s4：基于开关序列标志位，选择注入不同类型的直通状态，计算基本电压矢量的占空比，并根据计算得到的占空比，对直流侧电容电压均衡控制器的输出量进行限幅；
[0091]
根据开关序列标志位的取值情况，确定基本电压矢量占空比计算方式；利用伏秒平衡原理列写方程组，求解基本电压矢量的占空比，具体步骤如下：
[0092]
(1)当开关序列标志位flag＝1,3,6,8,10,12,15,17时，采用直接计算方式，求解大矢量、中矢量、零矢量的占空比。
[0093]
不失一般性，以开关序列标志位flag＝1,3为例，给出详细的求解步骤如下。
[0094]
当开关序列标志位flag＝1时，基本电压矢量包括大矢量[pnn]、中矢量[pon]、零矢量[ppp]，利用伏秒平衡原理列写方程组：
[0095][0096]
其中，v1、v7和v0分别表示大矢量[pnn]、中矢量[pon]和零矢量[ppp]的表达式，d1、d7和d0分别表示大矢量[pnn]、中矢量[pon]和零矢量[ppp]的占空比，v
ref
为参考电压矢量的幅值。
[0097]
求解上述方程组，同时考虑在零矢量[ppp]中注入直通状态，可得各基本电压矢量的占空比为：
[0098][0099]
其中，m和θ分别为调制度和参考电压矢量的相角，d
st
为直通占空比。调制度m定义为
[0100][0101]
其中，v
ref
为参考电压矢量的幅值，v
dc
为准z源网络输出电压幅值。
[0102]
当开关序列标志位flag＝3时，基本电压矢量包括大矢量[ppn]、中矢量[pon]、零矢量[ppp]，利用伏秒平衡原理列写方程组：
[0103][0104]
其中，v2、v7和v0分别表示大矢量[ppn]、中矢量[pon]和零矢量[ppp]，d2、d7和d0分别表示大矢量[ppn]、中矢量[pon]和零矢量[ppp]的占空比，v
ref
为参考电压矢量。
[0105]
求解上述方程组，同时考虑在零矢量[ppp]中注入直通状态，通过零矢量的占空比中直接减去直通占空比来表示直通状态注入，可得各基本电压矢量的占空比为：
[0106][0107]
其中，m和θ分别为调制度和参考电压矢量的相角，d
st
为直通占空比。
[0108]
当开关序列标志位flag取其它数值时，可采用类似的方法、并结合空间矢量图的对称性，完成求解过程。
[0109]
(2)当开关序列标志位flag＝2,4,7,9,11,13,16,18时，将直流侧电容电压均衡控制器的输出量作为小矢量的占空比，进一步设计间接计算方式，求解大矢量、中矢量、零矢量的占空比，同时需对直流侧电容电压均衡控制器的输出量作限幅处理，以保证各基本电压矢量的占空比均大于0、且小于1。
[0110]
不失一般性，以开关序列标志位flag＝2,4为例，给出详细的求解步骤如下。
[0111]
当开关序列标志位flag＝2时，基本电压矢量包括大矢量[pnn]、中矢量[pon]、小矢量[poo]、零矢量[ppp]，利用伏秒平衡原理列写方程组：
[0112][0113]
其中，v1、v7、v
11
和v0分别表示大矢量[pnn]、中矢量[pon]、小矢量[poo]和零矢量[ppp]，d1、d7、d
11
和d0分别表示大矢量[pnn]、中矢量[pon]、小矢量[poo]和零矢量[ppp]的占空比，v
ref
为参考电压矢量。
[0114]
将直流侧电容电压均衡控制器的输出量作为小矢量的占空比，同时考虑在零矢量[ppp]中注入直通状态，进一步可得各基本电压矢量的占空比为：
[0115][0116]
其中，m和θ分别为调制度和参考电压矢量的相角，y
np
为直流侧电容电压均衡控制器的输出量，d
st
为直通占空比。
[0117]
为保证各基本电压矢量的占空比均大于0、且小于1，对直流侧电容电压均衡控制器的输出量y
np
作限幅处理，即：
[0118][0119]
当开关序列标志位flag＝4时，基本电压矢量包括大矢量[ppn]、中矢量[pon]、小
矢量[ppo]、零矢量[ppp]，利用伏秒平衡原理列写方程组：
[0120][0121]
其中，v2、v7、v
12
和v0分别表示大矢量[ppn]、中矢量[pon]、小矢量[ppo]和零矢量[ppp]，d2、d7、d
12
和d0分别表示大矢量[ppn]、中矢量[pon]、小矢量[ppo]和零矢量[ppp]的占空比，v
ref
为参考电压矢量。
[0122]
将直流侧电容电压均衡控制器的输出量作为小矢量的占空比，同时考虑在零矢量[ppp]中注入直通状态，进一步可得各基本电压矢量的占空比为：
[0123][0124]
其中，m和θ分别为调制度和参考电压矢量的相角，y
np
为直流侧电容电压均衡控制器的输出量，d
st
为直通占空比。
[0125]
为保证各基本电压矢量的占空比均大于0、且小于1，对直流侧电容电压均衡控制器的输出量y
np
作限幅处理，即
[0126][0127]
当开关序列标志位flag取其它数值时，可采用类似的方法、并结合空间矢量图的对称性，完成求解过程。
[0128]
(3)当开关序列标志位flag＝5,14时，将直流侧电容电压均衡控制器的输出量作为小矢量占空比分配因子变化量，进一步设计间接计算方式，求解两个大矢量和两个小矢量的占空比，同时需对直流侧电容电压均衡控制器的输出量作限幅处理，以保证各基本电压矢量的占空比均大于0、且小于1。
[0129]
不失一般性，以开关序列标志位flag＝5为例，给出详细的求解步骤如下。
[0130]
当开关序列标志位flag＝5时，基本电压矢量包括大矢量[ppn]、大矢量[npn]、小矢量[ppo]、小矢量[non]，利用伏秒平衡原理列写方程组：
[0131][0132]
其中，v2、v3、v
12
和v
13
分别表示大矢量[ppn]、大矢量[npn]、小矢量[ppo]和小矢量[non]，d2、d3、d
12
和d
13
分别表示大矢量[ppn]、大矢量[npn]、小矢量[ppo]和小矢量[non]的占空比，v
ref
为参考电压矢量。
[0133]
将各基本电压矢量的表达式代入式(12)，并结合调制度的定义(式(4))，化简可得
占空比d
12
和d
13
满足：
[0134]d12
+d
13
＝2-2
·m·
sinθ(14)
[0135]
引入小矢量占空比分配因子λ(0《λ《1)，用于表示占空比d
12
、d
13
，即
[0136][0137]
各基本电压矢量的占空比可进一步表示为：
[0138][0139]
显然，各基本电压矢量的占空比应大于0、小于1，同时，小矢量的占空比应大于直通占空比，以准确注入直通状态实现升压功能。因此，小矢量占空比分配因子λ满足如下约束条件：
[0140][0141]
综合考虑小矢量占空比分配因子λ应满足的全部约束条件，可得：
[0142]
λ
min
《λ《λ
max
(18)
[0143]
其中，λ
max
和λ
min
分别如式(18)和式(19)所示：
[0144]
[0145][0146]
取小矢量占空比分配因子λ的初始值λ0为λ
max
和λ
min
的算术平均值，即
[0147][0148]
考虑准z源网络中电容c2和c3的电压偏差情况，并将直流侧电容电压均衡控制器的输出量作为小矢量占空比分配因子变化量，得到小矢量占空比分配因子修正值为：
[0149][0150]
利用式(17)-式(19)给出的约束条件对上述小矢量占空比分配因子修正值作限幅处理，然后代入式(15)，即可更新各基本电压矢量的占空比，进而实现中点电压平衡控制。
[0151]
为实现升压功能，分别在小矢量[ppo]和[non]中注入下直通状态和上直通状态，各基本电压矢量的占空比进一步更新为：
[0152][0153]
当开关序列标志位flag取其它数值时，可采用类似的方法、并结合空间矢量图的对称性，完成求解过程。
[0154]
步骤s5：根据开关序列标志位和基本电压矢量的占空比，考虑输出谐波含量低、开关损耗尽可能少等因素，设计开关序列，将开关序列转换为功率开关管的pwm驱动信号，控制非对称型准z源三电平逆变器工作。
[0155]
设计开关序列，具体规则如下：
[0156]
当开关序列标志位flag＝1时，开关序列设计为：
[0157]
ppp-fff-pon-pnn-pon-fff-ppp；
[0158]
当开关序列标志位flag＝2时，开关序列设计为：
[0159]
ppp-fff-poo-pon-pnn-pon-poo-fff-ppp；
[0160]
当开关序列标志位flag＝3时，开关序列设计为：
[0161]
ppp-fff-pon-ppn-pon-fff-ppp；
[0162]
当开关序列标志位flag＝4时，开关序列设计为：
[0163]
ppp-fff-ppo-pon-ppn-pon-ppo-fff-ppp；
[0164]
当开关序列标志位flag＝5时，开关序列设计为：
[0165]
ppo-ppd-ppn-npn-nun-non-nun-npn-ppn-ppd-ppo；
[0166]
当开关序列标志位flag＝6时，开关序列设计为：
[0167]
nnn-fff-npo-npn-npo-fff-nnn；
[0168]
当开关序列标志位flag＝7时，开关序列设计为：
[0169]
nnn-fff-non-npo-npn-npo-non-fff-nnn；
[0170]
当开关序列标志位flag＝8时，开关序列设计为：
[0171]
nnn-fff-npo-npp-npo-fff-nnn；
[0172]
当开关序列标志位flag＝9时，开关序列设计为：
[0173]
nnn-fff-noo-npo-npp-npo-noo-fff-nnn；
[0174]
当开关序列标志位flag＝10时，开关序列设计为：
[0175]
nnn-fff-nop-npp-nop-fff-nnn；
[0176]
当开关序列标志位flag＝11时，开关序列设计为：
[0177]
nnn-fff-noo-nop-npp-nop-noo-fff-nnn；
[0178]
当开关序列标志位flag＝12时，开关序列设计为：
[0179]
nnn-fff-nop-nnp-nop-fff-nnn；
[0180]
当开关序列标志位flag＝13时，开关序列设计为：
[0181]
nnn-fff-nno-nop-nnp-nop-nno-fff-nnn；
[0182]
当开关序列标志位flag＝14时，开关序列设计为：
[0183]
nno-nnu-nnp-pnp-pdp-pop-pdp-pnp-nnp-nnu-nno；
[0184]
当开关序列标志位flag＝15时，开关序列设计为：
[0185]
ppp-fff-pno-pnp-pno-fff-ppp；
[0186]
当开关序列标志位flag＝16时，开关序列设计为：
[0187]
ppp-fff-pop-pno-pnp-pno-pop-fff-ppp；
[0188]
当开关序列标志位flag＝17时，开关序列设计为：
[0189]
ppp-fff-pno-pnn-pno-fff-ppp；
[0190]
当开关序列标志位flag＝18时，开关序列设计为：
[0191]
ppp-fff-poo-pno-pnn-pno-poo-fff-ppp。
[0192]
最后，将开关序列转换为功率开关管的pwm驱动信号，控制非对称型准z源三电平逆变器工作。
[0193]
图4(a)和图4(b)为本发明方法在非升压运行模式下的工作波形图，包括直流输入电压(v
in
)、准z源网络输出电压(v
dc
)、线电压(v
ab
、v
bc
、v
ca
)、三相输出电流(ia、ib、ic)、直流侧电容电压(v
c1
、v
c2
、v
c3
、v
c4
)。此时，直流输入电压设置为400v，调制度和直通占空比分别设置为0.8和0。
[0194]
通过工作波形图可以看出：准z源网络输出电压与直流输入电压基本相等；线电压v
ab
和v
ca
为非对称五电平波形，线电压v
bc
为对称五电平波形；输出电流为三相对称正弦波形；直流侧电容c2和c3两端的电压相等，均为200v，且波动很小，本发明方法能有效控制中点电压平衡。
[0195]
图5(a)和图5(b)为本发明方法在升压运行模式下的工作波形图，包括直流输入电压(v
in
)、准z源网络输出电压(v
dc
)、线电压(v
ab
、v
bc
、v
ca
)、三相输出电流(ia、ib、ic)、直流侧电容电压(v
c1
、v
c2
、v
c3
、v
c4
)。此时，直流输入电压设置为300v，调制度和直通占空比分别设置为0.8和0.125。
[0196]
通过工作波形图，可以看出：准z源网络输出电压幅值为400v，高于直流输入电压，验证了本发明方法可实现系统正常升压功能；当在零矢量中注入全直通状态时，准z源网络输出电压在0到400v的范围内变化；当在小矢量中注入上直通、下直通状态时，准z源网络输出电压在200v到400v的范围内变化；电容c2和c3两端的电压相等，且波动很小，说明本发明方法能有效控制中点电压平衡。
[0197]
图6(a)为本发明方法在非升压运行模式下、调制度由0.6阶跃变化至0.8时的工作波形图，包括直流输入电压(v
in
)、准z源网络输出电压(v
dc
)、线电压(v
ab
)、三相输出电流(ia、ib、ic)、直流侧电容电压(v
c1
、v
c2
、v
c3
、v
c4
)。图6(b)为采用本发明方法在升压运行模式下、调制度由0.6阶跃变化至0.8时的工作波形图，包括直流输入电压(v
in
)、准z源网络输出电压(v
dc
)、线电压(v
ab
)、三相输出电流(ia、ib、ic)、直流侧电容电压(v
c1
、v
c2
、v
c3
、v
c4
)。
[0198]
通过工作波形图，可以看出：当调制度发生阶跃增加时，三相输出电流的幅值会相应增大；同时，系统升压功能、中点电压平衡控制未受到影响，验证了本发明方法的有效性。
[0199]
图7(a)为本发明方法在非升压运行模式下、中点电压平衡控制由使能至取消时的工作波形图，包括直流输入电压(v
in
)、准z源网络输出电压(v
dc
)、线电压(v
ab
)、三相输出电流(ia、ib、ic)、直流侧电容电压(v
c2
、v
c3
)。图7(b)为采用本发明方法在升压运行模式下、中点电压平衡控制由使能至取消时的工作波形图，包括直流输入电压(v
in
)、准z源网络输出电压(v
dc
)、线电压(v
ab
)、三相输出电流(ia、ib、ic)、直流侧电容电压(v
c2
、v
c3
)。
[0200]
为验证本发明方法的中点电压平衡控制功能，在电容c2、c3两端分别并联阻值为1kω、10kω的电阻。在仿真时间0.6s之前，使能中点平衡控制功能，此时，两个电容两端的电压能保持相等，本发明方法能有效控制中点电压平衡。在仿真时间0.6s之后，取消中点平衡控制功能，两个电容两端的电压发生明显偏移，无法保持中点电压平衡状态，从而说明本发明方法具备中点电压平衡主动控制能力。
[0201]
实施例二
[0202]
本实施例公开了非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制系统；
[0203]
非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制系统，包括扇区判断模块、标志位计算模块、直流侧电容电压均衡控制模块、占空比计算模块和开关设计模块；
[0204]
扇区判断模块，被配置为：根据参考电压矢量的幅值和相角，判断参考电压矢量在空间矢量图中所在的扇区；
[0205]
标志位计算模块，被配置为：结合参考电压矢量所在的扇区和准z源网络中两个电容的电压偏差，选取相应的基本电压矢量，并计算开关序列标志位；
[0206]
直流侧电容电压均衡控制模块，被配置为：对准z源网络中两个电容的电压偏差进行调节，得到直流侧电容电压均衡控制器的输出量；
[0207]
占空比计算模块，被配置为：基于开关序列标志位，选择注入不同类型的直通状态，计算基本电压矢量的占空比，并根据计算得到的占空比，对直流侧电容电压均衡控制器的输出量进行限幅；
[0208]
开关设计模块，被配置为：根据开关序列标志位和基本电压矢量的占空比，设计开关序列，控制非对称型准z源三电平逆变器工作。
[0209]
实施例三
[0210]
本实施例的目的是提供计算机可读存储介质。
[0211]
计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例1所述的非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法中的步骤。
[0212]
实施例四
[0213]
本实施例的目的是提供电子设备。
[0214]
电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的非对称型准z源三电平逆变器的空间矢量调制方法中的步骤。
[0215]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。