[發明專利]一種三電平電壓空間矢量脈寬調制方法

有效

• 申請號: 201410046246.2
• 申請日: 2014-02-10
• 公開（公告）號: CN103762876A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 楊勇;謝門喜;陶雪慧;朱彬彬
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，更具體地說，涉及一種三電平電壓空間矢量脈寬調制方法。

背景技術

三相二極管鉗位型三電平逆變器（以下簡稱“三電平逆變器”）是為了克服傳統的兩電平逆變器面臨的功率開關管應力過高的問題而提出的一種新型逆變器。

對于所述三電平逆變器，最為常用的脈寬調制方法即為三電平電壓空間矢量脈寬調制方法，其原理為：將所述三電平逆變器輸出的三相正弦交流電壓用一個旋轉的空間矢量表示，則該空間矢量的瞬時值即為所述三相正弦交流電壓的瞬時值；將該空間矢量的旋轉空間（即所述三電平逆變器的空間矢量圖）劃分為多個小扇區，則旋轉至任一小扇區的該空間矢量的瞬時值（以下簡稱“瞬時空間矢量”）均可由位于該小扇區邊界的三個位置特定的空間矢量（一般稱為該小扇區的三個基本空間矢量）合成得到，從而通過控制參與矢量合成的三個基本空間矢量的作用時間也就控制了該瞬時空間矢量的模長和方向。

在所述三電平電壓空間矢量脈寬調制方法中，一個基本空間矢量分別對應所述三電平逆變器的1～3種開關狀態，為降低開關損耗，需要合理安排參與矢量合成的三個基本空間矢量的作用順序。

現有技術采用在一個脈寬調制周期內，保持所述三電平逆變器的開關狀態每變化一次僅引起某一相開關狀態改變的方式，來確定參與矢量合成的三個基本空間矢量的作用順序，從而使得三電平逆變器的開關狀態在一個脈寬調制周期內僅變化6次，在一定程度上降低了開關損耗，但是損耗率仍然較高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種三電平電壓空間矢量脈寬調制方法，以實現采用在一個脈寬調制周期內，保持三電平逆變器的某一相開關狀態始終不變的方式，來確定參與矢量合成的三個基本空間矢量的作用順序，從而更大程度的減少所述三電平逆變器的開關次數、降低開關損耗。

一種三電平電壓空間矢量脈寬調制方法，應用于三電平逆變器控制系統，所述方法包括：

獲取所述三電平逆變器控制系統中預存儲的電壓瞬時值，其中所述電壓瞬時值為三電平逆變器期望輸出的三相正弦交流電壓的瞬時值；

確定所述電壓瞬時值對應的瞬時空間矢量；

確定所述瞬時空間矢量在所述三電平逆變器的空間矢量圖中所處的小扇區；

獲取所述小扇區的三個基本空間矢量；

計算所述三個基本空間矢量的作用時間；

采用在一個脈寬調制周期內，保持所述三電平逆變器的某一相開關狀態始終不變的方式，確定所述三個基本空間矢量的作用順序。

其中，所述采用在一個脈寬調制周期內，保持所述三電平逆變器的某一相開關狀態始終不變的方式，確定所述三個基本空間矢量的作用順序，包括：

依據所述三電平逆變器中的兩個直流母線電容兩端的電壓以及交流側輸出電流的流向，在與所述三個基本空間矢量相對應的所述三電平逆變器的開關狀態中，選擇與所述三個基本空間矢量一一對應的三種開關狀態；

采用在一個脈寬調制周期內，保持所述三種開關狀態每變化一次僅引起所述三電平逆變器的某一相開關狀態改變的方式，確定所述三個基本空間矢量的作用順序；

定義所述三電平逆變器的開關狀態為（S_AS_BS_C），S_A、S_B、S_C分別為所述三電平逆變器的A、B、C三相橋臂的三態開關變量；定義S_X＝－1表示所述三電平逆變器的X相橋臂的輸出端接電源負端、定義S_X＝0表示所述X相橋臂的輸出端接直流側中性點、定義S_X＝1表示所述X相橋臂的輸出端接電源正端，其中X的值分別為A、B或C。

其中，所述依據所述三電平逆變器中的兩個直流母線電容兩端的電壓以及交流側輸出電流的流向，在與所述三個基本空間矢量相對應的所述三電平逆變器的開關狀態中，選擇與所述三個基本空間矢量一一對應的三種開關狀態，包括：

若小扇區D13對應的條件1滿足，選擇（1－1－1）、（10－1）和（100），即剔除出（1－1－1）這一冗余開關狀態；若小扇區D13對應的條件1不滿足，選擇（0－1－1）、（1－1－1）和（10－1），即剔除出（100）這一冗余開關狀態；