[發明專利]一種五電平變頻器控制方法

無效

• 申請號: 201210457357.3
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102938615A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 譚國俊;何鳳有;劉戰;李浩
• 申請（專利權）人: 徐州中礦大傳動與自動化有限公司
• 主分類號: H02M5/40
• 分類號: H02M5/40;H02M5/44
• 代理公司: 徐州支點知識產權代理事務所(普通合伙) 32244
• 代理人: 劉新合

技術領域

本發明涉及一種五電平變頻器控制方法，屬于五電平變頻器領域。

背景技術

隨著電力電子技術、計算機技術和現代控制理論的不斷發展，多電平變頻器正成為功率電源、電機驅動和電力系統變流等應用領域中最熱門的研究方向之一。多電平變頻器輸出電平數增多，有利于實現輸出電壓波形的正弦化，減少諧波分量，降低du/dt和di/dt，從而提高了系統運行的可靠性。

實現變頻器輸出波形正弦化的脈寬調制（PWM）控制算法是變頻器系統控制的核心算法之一。常用的PWM算法有特定諧波消除法（SHEPWM）、滯環電流控制法（CFPWM）、載波調制法以及電壓空間矢量（SVPWM）等。SVPWM以其較高的直流電壓利用率、低開關頻率等優勢成為如今變頻器主要采用的控制算法。但采用傳統控制算法，多電平的SVPWM計算量隨著電平數的增多急劇增大，很難應用在多電平變頻器設備上，這也限制了多電平變頻器的發展。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種五電平變頻器控制方法，該控制方法能將五電平變頻器控制方法進行簡化，同時利用冗余開關狀態實現中點電位的平衡控制，為實現更高電平數的變頻器的電壓空間矢量脈寬調制算法的控制提供一種新的方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種五電平變頻器，包括三相交流電源、交流電抗器、五電平整流裝置、五電平逆變裝置、電動機、電壓傳感器、電流傳感器、AD轉換芯片和數字處理器，三相交流電源通過交流電抗器與五電平整流裝置的輸入端連接，五電平整流裝置的輸出端與五電平逆變裝置連接，五電平逆變裝置與電動機連接，電動機分別與電壓傳感器和電流傳感器連接，且電壓傳感器和電流傳感器通過AD轉換芯片與數字處理器連接，數字處理器與五電平整流裝置、五電平逆變裝置和另一個AD轉換芯片連接。

基于上述變頻器，其控制方法的步驟如下：

(1)、將空間矢量從傳統的三相坐標系進行坐標變換；

(2)、根據參考矢量終點坐標的值確定所在三角形三個頂點的坐標值，即三個基本矢量的坐標，再計算三個頂點對應的作用時間；

(3)、根據已確定三個基本矢量，確定每個矢量對應的所有不同的開關狀態；

(4)、定義一個采樣周期內順序輸出的開關狀態為輸出開關序列，則三個矢量的全部冗余開關狀態可以組成若干組輸出開關序列，通過選擇不同的開關序列，實現不同的控制目標；

(5)、根據計算所得的作用時間和所選擇的開關序列生成變頻器控制脈沖。

本發明的有益效果是：該控制方法只需經過簡單的坐標變換，確定所在三角形三個頂點的坐標值，再計算三個頂點對應的作用時間；確定每個矢量對應的所有不同的開關狀態；定義輸出開關序列，實現不同的控制目標；就可生成變頻器控制脈沖，簡化了現有五電平變頻器的控制方法，同時利用冗余開關狀態實現中點電位的平衡控制，為實現更高電平數的變頻器的電壓空間矢量脈寬調制算法的控制提供了一種新的方法。

附圖說明

圖1是本發明五電平變頻器的控制示意圖；

圖2是本發明五電平變頻器控制方法的流程圖；

圖3是平面上的三種坐標系；

圖4為虛坐標系下的五電平空間矢量圖；

圖5為參考電壓矢量對應的一類小三角形；

圖6為參考電壓矢量對應的另一類小三角形。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示，一種五電平變頻器，包括三相交流電源、交流電抗器、五電平整流裝置、五電平逆變裝置、電動機、電壓傳感器、電流傳感器、AD轉換芯片和數字處理器，三相交流電源通過交流電抗器與五電平整流裝置的輸入端連接，五電平整流裝置的輸出端與五電平逆變裝置連接，五電平逆變裝置與電動機連接，電動機分別與電壓傳感器和電流傳感器連接，且電壓傳感器和電流傳感器通過AD轉換芯片與數字處理器連接，數字處理器與五電平整流裝置、五電平逆變裝置和另一個AD轉換芯片連接。

如圖2所示，該五電平變頻器的控制方法的步驟如下：

(1)、將空間矢量從傳統的三相坐標系進行坐標變換；

(2)、根據參考矢量終點坐標的值確定所在三角形三個頂點的坐標值，即三個基本矢量的坐標，再計算三個頂點對應的作用時間；

(3)、根據已確定三個基本矢量，確定每個矢量對應的所有不同的開關狀態；