[發明專利]一種雙逆變器單SVM簡化調制算法

有效

• 申請號: 201610205964.9
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105743330B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 孫丹;鄭志豪;陳敏;黃曉艷;方攸同
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02P21/06;H02P21/22;H02P25/026;H02P27/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于逆變器控制技術領域，具體涉及一種雙逆變器單SVM簡化調制算法。

背景技術

隨著現代電力電子技術的發展，逆變器在電動汽車、電動艦船以及可再生能源發電中得到了廣泛應用。然而受單個電力電子器件的額定功率限制，逆變器不能滿足大功率應用的需求。采用雙逆變器串聯的拓撲結構除了可獲得多電平的控制效果外，還可以提高系統的功率輸出。當兩電平雙逆變器的直流母線電壓比值不等時，可獲得相當于三電平及以上多電平的控制效果，多電平能降低電流諧波、減小開關器件應力。目前這類雙逆變器系統的控制策略主要是根據兩直流母線供電電壓的比值進行控制，算法復雜。在實際應用中，兩直流母線的供電電壓比值并非人為可控，因此這類控制方法缺少靈活性。

文獻1("Discontinuous Decoupled PWMs for Reduced Current Ripple in a Dual Two-Level Inverter Fed Open-End Winding Induction Motor Drive"K.R.Sekhar et.al,Power Electronics,IEEE Transactions on Power Electronics,2013)將系統中的調制電壓矢量均分為兩個幅值相等且方向相反的電壓矢量，然后分別通過獨立的傳統SVM(空間矢量調制)算法，來生成各逆變器所需的開關脈沖信號。此時，雙逆變器的開關損耗較大。文獻2("Two-quadrant clamping inverter scheme for three-level open-end winding induction motor drive"S.Pradabane et.al,Power Electronics,Drives and Energy Systems(PEDES),2014)對雙逆變器的開關工作狀態進行了深入的研究，提出了兩逆變器交替工作在鉗位狀態的方法，各自運行系統調制電壓旋轉范圍的一半，較大程度地降低了開關損耗。但這種調制算法在調制電壓矢量平面的部分區域略顯冗余，增加了電流中的諧波含量，而且是基于兩直流母線供電電壓相等的條件下。

在一個逆變器中應用傳統SVM算法，需要對逆變器的三相參考電壓進行abc-αβ坐標變換，得到電壓矢量的位置角，并根據該角度判斷電壓矢量所在的扇區，選擇與電壓矢量位置最近的兩個基本電壓矢量，再通過三角函數運算得到這兩個基本電壓矢量各自的作用時間，并計算出逆變器三相各橋臂開關器件在一個采樣周期內的導通時間，最后獲得各開關器件的開關信號。由于需要進行扇區判斷和矢量作用時間計算，涉及到三角函數和無理數計算，因此傳統的SVM算法復雜、運算量大，這對數字處理器的運算性能提出了較高的要求，也增加了編程的難度。

于心寧等提出了一種無需坐標變換和扇區判斷的兩電平SVM簡化算法(“兩電平空間矢量脈寬調制的簡化算法和電壓諧波分析方法”，于心宇等，電網技術，2014)，該算法可直接得到三相開關器件在采樣周期內的導通時間，從而實現運算過程的簡化，與傳統的調制方法相比減小了編程難度，提高了運算實時性，有利于數字實現。但這種方法的應用對象是單逆變器，是七段式SVM方法的無扇區實現，并不適用于兩個兩電平逆變器協同控制的特定場合。

因此，亟需探索一種既能降低逆變器開關頻率，又能保證雙逆變器在直流母線電壓為任意比值的情況下繼續有效運行的調制方法，此外，需將對這種調制算法進行簡化，省去其扇區判斷和復雜運算環節，能夠直接得到各個開關器件的導通時間。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術問題，本發明提供了一種雙逆變器單SVM簡化調制算法，既能減少雙逆變器的開關損耗，又能保證雙逆變器在直流母線電壓為任意比值的情況下繼續有效運行，同時不包含扇區判斷和復雜運算環節，直接得到雙逆變器各開關管在采樣周期內的導通時間。

一種雙逆變器單SVM簡化調制算法，包括如下步驟：

(1)分別采集兩臺逆變器INV1和INV2對應的直流母線電壓V_dc1和V_dc2；