[發(fā)明專利]一種基于移相空間矢量調(diào)制方法的H橋級(jí)聯(lián)多電平逆變器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710654292.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107276448B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王翠;朱能飛;甘江華;崔曉斌;徐鍵;張興旺;曾瑄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H02M7/5387
• 分類號(hào): H02M7/5387;H02M7/483
• 代理公司: 深圳市深軟翰琪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44380
• 代理人: 黃美成

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于移相空間矢量調(diào)制方法的H橋級(jí)聯(lián)多電平逆變器，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(kāi)關(guān)發(fā)送PWM脈沖；逆變器本體包括3n個(gè)H橋單元，n為每一相H橋的串聯(lián)級(jí)數(shù)；A、B、C三相中，每一相具有n個(gè)串聯(lián)的H橋，串聯(lián)是指n個(gè)H橋的輸出側(cè)串聯(lián)；串聯(lián)的H橋交流端的一端接A或B或C端，另一端接N點(diǎn)；每一個(gè)H橋的輸入側(cè)接直流電源，H橋的功率開(kāi)關(guān)由PWM脈沖驅(qū)動(dòng)；控制器基于移相空間矢量調(diào)制方法形成所述的PWM信號(hào)。本逆變器驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于逆變器調(diào)制領(lǐng)域，涉及一種基于移相空間矢量調(diào)制方法的H橋級(jí)聯(lián)多電平逆變器。

背景技術(shù)

由于受電力電子器件電壓和容量的限制，傳統(tǒng)的兩電平逆變器通常采用“高-低-高”方式經(jīng)變壓器降壓和升壓獲得高壓大功率變換，或采用多個(gè)小容量逆變單元經(jīng)多繞組變壓器多重化實(shí)現(xiàn)高壓大功率變換，這兩種高壓大功率變流器的系統(tǒng)效率比較低，人們希望利用直接高壓逆變技術(shù)提高系統(tǒng)效率。因此，基于電力電子器件直接串聯(lián)和并聯(lián)的高壓大功率兩電平逆變技術(shù)被研究，然而，由于電力電子器件的特性，串并聯(lián)電力電子器件對(duì)動(dòng)靜態(tài)均壓、均流的要求非常高，且這種兩電平變流器的輸出電壓諧波含量高，輸出濾波器設(shè)計(jì)復(fù)雜，不適合實(shí)際應(yīng)用。基于上述原因，級(jí)聯(lián)多電平逆變技術(shù)被廣泛應(yīng)用于高壓大功率變流器中。

級(jí)聯(lián)多電平逆變器的調(diào)制方法主要分為最近電平調(diào)制、載波層疊調(diào)制、載波移相調(diào)制、空間矢量調(diào)制等。級(jí)聯(lián)多電平逆變器空間矢量調(diào)制方法與載波調(diào)制方法相比，具有諧波特性好、電壓利用率高、開(kāi)關(guān)損耗低、便于數(shù)字實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。

但空間矢量調(diào)制方法隨著級(jí)聯(lián)單元數(shù)n的增加，基本矢量數(shù)量大大增加，且對(duì)應(yīng)一個(gè)基本矢量，其存在多個(gè)冗余開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量，開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量的選擇及其作用時(shí)間計(jì)算極為復(fù)雜，開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量切換路徑多樣，導(dǎo)致空間矢量調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)困難。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種基于移相空間矢量調(diào)制方法的H橋級(jí)聯(lián)多電平逆變器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于移相空間矢量調(diào)制方法的H橋級(jí)聯(lián)多電平逆變器，該基于移相空間矢量調(diào)制方法的H橋級(jí)聯(lián)多電平逆變器的脈沖調(diào)制簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。

發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種基于移相空間矢量調(diào)制方法的H橋級(jí)聯(lián)多電平逆變器，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(kāi)關(guān)發(fā)送PWM脈沖；

逆變器本體包括3n個(gè)H橋單元，n為每一相H橋的串聯(lián)級(jí)數(shù)；A、B、C三相中，每一相具有n個(gè)串聯(lián)的H橋(H橋?yàn)橛?個(gè)功率管組成的單相逆變橋，具有輸入側(cè)和輸出側(cè)，輸入側(cè)和輸出側(cè)分別為直流側(cè)和交流側(cè))，串聯(lián)是指n個(gè)H橋的輸出側(cè)(交流側(cè))串聯(lián)；串聯(lián)的H橋交流端的一端接A或B或C端(A相n個(gè)串聯(lián)的H橋交流端一端接A端，B相n個(gè)串聯(lián)的H橋交流端一端接B端，C相n個(gè)串聯(lián)的H橋交流端一端接C端，)，另一端接N點(diǎn)(交流電網(wǎng)的零點(diǎn)，或稱為中線點(diǎn))。每一個(gè)H橋的輸入側(cè)接直流電源，H橋的功率開(kāi)關(guān)由PWM脈沖驅(qū)動(dòng)。

基于兩電平空間矢量調(diào)制的參考矢量軌跡模型進(jìn)行矢量調(diào)制，所述的兩電平空間矢量調(diào)制的參考矢量軌跡模型是指基于α′-β′坐標(biāo)的參考矢量軌跡模型；

將傳統(tǒng)空間矢量調(diào)制技術(shù)所采用的α-β坐標(biāo)系經(jīng)過(guò)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°并壓縮軸向比例所得到的坐標(biāo)系即為α′-β′坐標(biāo)系，有：

在α′-β′坐標(biāo)系中，有：

其中，α′和β′分別表示α′-β′坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，a、b、c分別表示級(jí)聯(lián)多電平逆變器一級(jí)的三相輸出電平，a、b、c可以取0和1兩個(gè)電平，0表示低電平，1表示高電平；