[發明專利]一種基于移相空間矢量調制方法的H橋級聯多電平逆變器

有效

• 申請號: 201710654292.4
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107276448B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 王翠;朱能飛;甘江華;崔曉斌;徐鍵;張興旺;曾瑄
• 申請（專利權）人: 南昌工程學院
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/483
• 代理公司: 深圳市深軟翰琪知識產權代理有限公司 44380
• 代理人: 黃美成

1.一種基于移相空間矢量調制方法的H橋級聯多電平逆變器，其特征在于，包括逆變器本體以及控制器；控制器用于向逆變器本體中的功率開關發送PWM信號；

逆變器本體包括3n個H橋單元，n為每一相H橋的串聯級數；

A、B、C三相中，每一相具有n個串聯的H橋，串聯是指n個H橋的輸出側串聯；串聯的H橋交流端的一端接A或B或C端，另一端接N點；每一個H橋的輸入側接直流電源，H橋的功率開關由PWM脈沖驅動；

控制器基于移相空間矢量調制方法形成所述的PWM信號；

移相空間矢量調制方法中，基于兩電平空間矢量調制的參考矢量軌跡模型進行矢量調制，所述的兩電平空間矢量調制的參考矢量軌跡模型是指基于α'-β'坐標的參考矢量軌跡模型；

將傳統空間矢量調制技術所采用的α-β坐標系經過逆時針旋轉45°并壓縮軸向比例所得到的坐標系即為α'-β'坐標系，有：

在α'-β'坐標系中，有：

其中，α'和β'分別表示α'-β'坐標系的橫坐標和縱坐標，a、b、c分別表示級聯多電平逆變器一級的三相輸出電平，a、b、c可以取0和1兩個電平，0表示低電平，1表示高電平；

α'-β'坐標系具有7個基本矢量：V₀(0,0)或V₇(0,0)、V₁(1,-1)、V₂(1,0)、V₃(0,1)、V₄(-1,1)、V₅(-1,0)、V₆(0,-1)，V_j(*,*)表示基本矢量，其中(*,*)表示該基本矢量的坐標；7個基本矢量有1個零矢量V₀或V₇，6個非零矢量V₁、V₂、V₃、V₄、V₅和V₆；α'-β'坐標系中的6個非零基本矢量構成一個六邊形；

兩個相鄰的非零矢量與零矢量組成一個扇區三角形，其中V₁、V₂和V₀/V₇構成扇區I，V₂、V₃和V₀/V₇構成扇區II，V₃、V₄和V₀/V₇構成扇區III，V₄、V₅和V₀/V₇構成扇區IV，V₅、V₆和V₀/V₇構成扇區V，V₆、V₁和V₀/V₇構成扇區VI；

所述的基于α'-β'坐標的參考矢量軌跡模型由下式表示：

式中，α_r'和β_r'分別表示α'-β'坐標系中參考電壓矢量V_r的坐標值，m表示調制系數，且0＜m≤1，m的大小反應了電源電壓的利用率，式(3)所述參考矢量軌跡為一個橢圓，當該橢圓內切6個非零基本矢量構成的六邊形時，m為1，電源電壓的利用率最大，隨著調制系數m的減小，橢圓的半徑減小，電源電壓的利用率減??；

步驟A：判斷參考矢量V_r所在扇區：

根據公式3所得橢圓形參考電壓矢量軌跡，對參考電壓矢量進行采樣，采樣頻率為f_r，為了滿足同步采樣的要求，采樣頻率f_r是參考電壓頻率f的整數倍，采樣所得參考電壓矢量為V_r(α_r',β_r')，通過判斷參考電壓矢量的值確定參考電壓矢量所屬扇區，具體判斷依據如下：

如果α_r'≥0&&β_r'≤0&&(α_r'+β_r')＞(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，則參考矢量V_r位于扇區I；

如果α_r'≥0&&β_r'≥0，則參考矢量V_r位于扇區II；

如果α_r'＜0&&β_r'＞0&&(α_r'+β_r')＞(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，則參考矢量V_r位于扇區III；

如果α_r'＜0&&β_r'＞0&&(α_r'+β_r')≤(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，則參考矢量V_r位于扇區IV；

如果α_r'≤0&&β_r'≤0，則參考矢量V_r位于扇區V；

如果α_r'≥0&&β_r'≤0&&(α_r'+β_r')≤(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，則參考矢量V_r位于扇區VI；

其中，&&表示與運算，floor(α_r')、floor(β_r')分別表示對α_r'、β_r'向下取整。