[發明專利]十五開關變換器的空間矢量調制方法

在審

• 申請號: 201711309801.6
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107919808A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 潘雷;張俊茹;王凱;王貝貝;龐毅;李梅;朱琳
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發明屬于多開關變換器的控制技術，具體涉及一種十五開關變換器的空間矢量調制方法。

背景技術

隨著功率變換器小型化、高可靠性和低功耗的不斷發展，各國學者對功率變換器拓撲結構的改進做出了大量工作，并取得了大量成果。

十五開關變換器電壓矢量的增多提高了系統的可控性，并且相比九開關也降低了部分開關所承受的電壓應力。

空間矢量調制策略已經廣泛應用于功率變換器的控制，利用空間矢量調制策略可實現不同類型功率變換器的控制，但是不同拓撲結構功率變換器的空間矢量調制策略不同，十五開關變換器的空間矢量調制方法是通過上下兩個交流輸出端的電壓矢量共同決定開關器件的工作狀態，而不是傳統意義上單一電壓矢量決定開關器件的開關狀態。

發明內容

針對十五開關變換器的工作特點，本發明的目的在于提供一種十五開關變換器的空間矢量調制方法，該方法同時適用于十五開關變換器的同頻和異頻工作模式，本發明的調制策略可簡化調制過程，并提高電壓利用率。

為實現上述目的,本發明提供一種十五開關變換器的空間矢量調制方法，包括如下步驟：

①十五開關變換器電壓矢量圖能夠映射為兩個十二開關變換器電壓矢量圖，將上交流端參考電壓矢量和下交流端參考電壓矢量分別映射在兩個十二開關變換器電壓矢量圖。

②在十二開關矢量圖上選擇十二開關變換器電壓作用矢量并確定電壓矢量作用時間，將得到的十二開關變換器電壓作用矢量從十二開關變換器電壓空間矢量平面映射到十五開關變換器電壓矢量空間平面，同時將十二開關變換器電壓矢量作用時間折算成十五開關變換器電壓矢量作用時間。

本發明有益效果是該方法實現了空間矢量調制方法在十五開關變換器上的應用，相比現有的控制方法省去了檢測輸出電壓電流的裝置以及進行PI控制等復雜控制過程，使得控制系統的設計變得簡單；空間矢量調制方法的應用實現了電壓利用率的提高，同時也降低了十五開關變換器工作中的開關損耗。該方法有助于理解十五開關變換器的工作機理，而且能夠很容易地擴展到其他電平逆變器的SVPWM調制中去，對十五開關變換器的應用具有重要的實用價值。

附圖說明

圖1為十五開關電壓矢量到十二開關電壓矢量的映射圖；

圖2為本發明上下交流端對應的十二開關矢量不重合時等效電壓空間矢量平面圖；

圖3為本發明上下交流端對應的十二開關矢量重合時等效電壓空間矢量平面圖。

具體實施方式

結合附圖對本發明的十五開關變換器的空間矢量調制方法加以說明。

本發明的十五開關變換器的空間矢量調制方法包括如下步驟：

①十五開關變換器電壓矢量圖能夠映射為兩個十二開關變換器電壓矢量圖，將上交流端參考電壓矢量和下交流端參考電壓矢量分別映射在兩個十二開關變換器電壓矢量圖。十五開關矢量可以等效為上交流端參考電壓矢量和下交流端參考電壓矢量相加，將上交流端參考電壓矢量映射到一個十二開關電壓矢量圖，同理將下交流端參考電壓矢量映射到另一個十二開關電壓矢量圖。

②在十二開關矢量圖上選擇十二開關變換器電壓作用矢量并確定電壓矢量作用時間，將得到的十二開關變換器電壓作用矢量從十二開關變換器電壓空間矢量平面映射到十五開關變換器電壓矢量空間平面，同時將十二開關變換器電壓矢量作用時間折算成十五開關變換器電壓矢量作用時間。在十二開關電壓矢量圖中上下交流端電壓矢量分別對應三個十二開關變換器電壓矢量且可得到相對應的電壓矢量作用時間，分析上下交流端所對應的十二開關變換器電壓矢量是否存在重合：若沒有重合，判斷每個十二開關電壓矢量屬于小矢量、中矢量、大矢量的哪一類，其次根據映射條件可將每個十二開關電壓矢量映射為兩個十五開關電壓矢量，且將十二開關變換器電壓矢量作用時間折算成十五開關變換器電壓矢量作用時間；若存在重合，通過比較上下負載端對應此相同矢量的矢量作用時間確定相對應的十五開關矢量，且將十二開關電壓矢量作用時間折算為十五開關電壓矢量作用時間。

本發明的十五開關變換器的空間矢量調制方法是這樣實現的：

在十五開關變換器拓撲圖中，直流母線電壓為V_dc，共有三個橋臂，分別為橋臂A、橋臂B和橋臂C，每個橋臂可能有四種狀態。