[發明專利]一種優化切換路徑的n級多電平逆變器SVPWM算法

有效

• 申請號: 201410175992.1
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103944432B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 王翠;章云;唐雄民;張淼;陳思哲
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到級聯多電平逆變器調制領域，特指一種優化切換路徑的n級多電平逆變器SVPWM算法。

背景技術

級聯多電平逆變器開關器件上的電壓應力小、模塊化程度高、易于擴展和控制、可靠性好、輸出電壓諧波畸變系數小、故障容錯能力強，其用低壓電力電子器件實現高壓大功率電能轉換，可應用于高壓直流輸電、靜止同步補償器和有源電力濾波器、光伏發電和燃料電池發電等再生能源裝置以及大功率高壓變頻電機驅動等高壓大功率裝置中。

空間矢量脈沖寬度調制(SVPWM)技術是正弦脈沖寬度調制(SPWM)技術與電動機磁通鏈圓形軌跡直接組合的一種PWM控制技術，該調制技術具有直流電壓利用率高、開關頻率低、開關損耗小等優點，有關SVPWM技術應用于級聯多電平逆變器引起了國內外學者的密切關注。

級聯多電平逆變器SVPWM算法，依據伏秒平衡原理，利用二維坐標中的基本矢量逼近參考電壓矢量，通過計算二維平面坐標系中基本矢量對應的三相開關狀態矢量，以三相開關狀態矢量控制三相逆變器各級聯單元的工作狀態，實現空間矢量調制。在逼近參考電壓矢量的過程中，為了跟蹤參考電壓矢量的變化，必須完成開關狀態矢量之間的切換。

開關狀態矢量切換路徑是影響輸出電壓瞬時值及逆變器性能的一個重要因素，傳統的方法即利用基本切換(即限制每次切換只改變某一相電壓，且變化一個單位電平)，實現從一個開關狀態矢量到另一個開關狀態矢量之間的切換，這種方法只是簡單的限制了開關切換頻率，沒有考慮切換路徑對輸出電壓性能的影響。且隨著級聯逆變單元數n的增加，切換路徑的選擇越復雜。

發明內容

本發明的目的是針對目前n級多電平逆變器空間矢量調制算法存在的上述問題，提出一種優化切換路徑的n級多電平逆變器SVPWM算法，此算法把開關狀態矢量映射到三維空間坐標中，把逼近參考電壓矢量的基本矢量對應的有效的開關狀態矢量定義為有效頂點，相鄰開關狀態矢量之間的連線定義為邊，利用圖論最優路徑算法，構建開關狀態切換路徑模型，實現空間矢量調制算法。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種優化切換路徑的n級多電平逆變器SVPWM算法，包括以下步驟：

第一步，傳統SVPWM算法的基本矢量與開關狀態矢量的映射函數為：

α=13(2a-b-c)β=33(b-c)---(1)]]>

s.t.|a|≤n，|b|≤n，|c|≤n

基本矢量(α，β)對應開關狀態矢量(a，b，c)。

第二步，根據輸出電壓性能指標及逆變器的要求，計算逼近參考電壓矢量的基本矢量對應的有效開關狀態矢量。

第三步，把開關狀態矢量(a，b，c)映射到三維空間坐標中。

第四步，把三維空間坐標中有效的開關狀態矢量看成頂點集。

第五步，根據SVPWM算法，用三個最近的基本矢量等效一個參考電壓矢量，即對應一個參考電壓矢量，有三個有效的開關狀態矢量，在三維空間坐標中，這三個有效的開關狀態矢量組成空間三角形，利用Hamilton有向圖Christofides算法，在三個有效的開關狀態矢量組成的空間三角形中建立狀態空間矢量切換路徑模型，實現切換路徑最優。

第六步，為了跟蹤參考電壓矢量的變化，利用Hamilton有向圖Christofides算法，建立相鄰空間三角形之間的切換路徑模型，實現切換路徑最優。