[發明專利]三電平的調制方法

有效

• 申請號: 201510040892.2
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104660077B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 姜建國;李洪亮;羅*;喬樹通
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及電力電子功率變換器技術領域，特別涉及一種三電平的調制方法。

背景技術

與傳統兩電平逆變器相比，二極管鉗位式三電平逆變器具有開關管所承受的電壓應力小，輸出電壓諧波含量少等優點。在高壓大功率領域，三電平變流器得到了廣泛應用，擁有較好的發展前景。

電壓型變流器的輸出特性主要取決于調制算法。目前變流器的調制方法主要是脈沖寬度調制(PWM)，包含正弦脈沖寬度調制(SPWM)和空間矢量脈沖寬度調制(SVPWM)兩種。較SPWM調制算法而言，SVPWM以其電壓利用率高，輸出電壓諧波含量少等優點，在實際系統中得到了更為廣泛的應用。

傳統SVPWM方法，基本電壓矢量的作用時間的表達式中含有大量的三角函數和求根運算，不利于硬件實現。因此如何簡化三電平的調制過程成為目前亟待解決的問題之一。

發明內容

本發明的技術方案解決的技術問題是簡化三電平的調制過程。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案，一種三電平的調制方法，包括：

在K、L坐標系下，確定參考電壓矢量所在的扇區；

在所述K、L坐標系下，基于伏秒平衡關系確定電壓矢量和作用時間的電壓時間關系，基于所述電壓時間關系，求得所述基本電壓矢量的作用時間，所述基本電壓矢量由所述三電平變流器輸出，所述電壓矢量包括所述基本電壓矢量和所述參考電壓矢量；

根據載波的一個載波周期內開關次數最少原則以及三電平的空間矢量脈沖寬度調制算法，求得調制波的零序分量；

基于所述零序分量，確定所述空間矢量脈沖寬度調制算法的調制波和基本電壓矢量的占空比。

可選的，所述參考電壓矢量為外部給定的電壓矢量，所述零序電壓分量是空間矢量脈沖寬度調制的馬鞍波減去正弦脈沖寬度調制的正弦波而得，所述零序電壓分量只含有3的倍數次諧波。

可選的，L軸為水平方向，K軸沿所述L軸逆時針旋轉120°形成所述K、L坐標系。

可選的，所述在K、L坐標系下，確定參考電壓矢量所在的扇區包括：通過所述參考電壓矢量向所述K、L坐標系上的投影值確定所述參考電壓矢量所在的扇區。

可選的，所述電壓時間關系包括所述參考電壓矢量的輸入電壓信號和所述參考電壓矢量扇區的代碼的線性組合，所述參考電壓矢量的輸入電壓信號為外部給定的值。

可選的，所述根據載波的一個所述載波周期內開關次數最少原則以及三電平的空間矢量脈沖寬度調制算法包括：根據載波的一個載波周期內開關次數最少原則，對所述空間矢量脈沖寬度調制算法進行所述基本電壓矢量的作用順序的分配。

可選的，所述確定所述空間矢量脈沖寬度調制算法的調制波和基本電壓矢量的占空比包括：獲得所述三電平的第一相，第二相和第三相在一個所述載波周期內預定高電平導通的時間，基于所述空間矢量脈沖寬度調制算法調制時的相似三角形關系，獲得所述零序分量和基本電壓矢量的占空比。

可選的，所述空間矢量脈沖寬度調制算法是在正弦脈沖寬度調制算法的正弦調制波信號上注入零序分量的結果。

可選的，所述空間矢量脈沖寬度調制算法由三角載波的正弦脈沖寬度調制算法等效實現。

可選的，基于所述空間矢量脈沖寬度調制算法和正弦脈沖寬度調制算法的等效關系獲得所述調制波的零序分量，并確定所述空間矢量脈沖寬度調制算法的調制波和基本電壓矢量的占空比。

本發明采取以上技術方案，與現有技術相比，具有以下優點：

只需對參考電壓矢量的位置進行簡單判斷后，就可以由第一相，第二相和第三相給定的電壓信號直接得出各個扇形區域的調制波和占空比的關系，調制波和占空比的關系為簡單的線性關系，無需求解基本電壓矢量的作用時間，從而避免了傳統的正弦脈沖寬度調制算法中大量的三角函數和求根運算。與以往方法相比，本發明的技術方案能為處理器節約更多的資源，提高工作效率。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的三電平的調制方法的流程圖；

圖2是本發明實施例提供的三電平逆變器主電路拓撲結構圖；

圖3是本發明實施例提供的三電平電壓空間矢量圖；

圖4是本發明實施例提供的扇區I中的矢量分布圖；

圖5是本發明實施例提供的三角載波與脈沖寬度調制波之間的關系示意圖；

圖6是本發明實施例提供的占空比隨時間變化曲線圖。

具體實施方式