[發明專利]一種三電平NPC變流器的新型調制策略

有效

• 申請號: 201711434651.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108092535B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 李寧;李婉婷;張輝;王書征;熊連松
• 申請（專利權）人: 西安理工大學;南京工程學院
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 許志蛟

1.一種三電平NPC變流器的新型調制策略，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據載波PWM調制方法，定義兩組互補的三相調制波：

第一組：U_ap1、U_an1、U_bp1、U_bn1、U_cp1、U_cn1；

第二組：U_ap2、U_an2、U_bp2、U_bn2、U_cp2、U_cn2；

步驟2，求出步驟1中第一組三相調制波的表達式，并求解出第一組三相調制波的占空比；具體為：

步驟2.1，根據載波PWM調制方法，得到三相調制波表達式，如公式(1)：

其中，U_a、U_b和U_c分別為對應三相a、b和c的相電壓，ω為a、b和c各相相電壓的角頻率，m為三相正弦調制波的調制度，且m∈(0,1]；

步驟2.2，根據三電平NPC變流器的調制波原理，將步驟1中的第一組三相調制波分為一組上下調制波U_ap1、U_bp1、U_cp1以及U_an1、U_bn1、U_cn1，見公式(2)：

其中M表示表示第一組三相調制波的調制度；

步驟2.3，設變量s_xo表示x相的開關狀態，則：

其中S_x表示a,b,c任意一相的開關函數，x表示a,b,c任意一相；

當x相的開關狀態s_xo＝0時，x相電流i_x流過直流側中點，中點電流i_o可表示為：

i_o＝∑s_xo·i_x (4)

定義占空比d_xo為一個開關周期內變量s_xo的平均值，則有中點電流i_o相當于：

i₀＝∑d_xo·i_x (5)

根據占空比與調制波的關系可以得到：

d_xo＝|1+U_xn-U_xp| (6)

其中，U_xn表示步驟1中兩組三相調制波下調制波的電壓平均值，U_xp表示步驟1中兩組三相調制波上調制波的電壓平均值，

步驟2.4，定義步驟1中第一、二組三相調制波的占空比分別為d_xo1和d_xo2，由三電平NPC變流器中點電位平衡原理，可得：

d_ao1+d_ao2＝d_bo1+d_bo2＝d_co1+d_co2＝k (11)

其中k為不隨時間變化的常量；

步驟2.5，當步驟2.4中k＝0，步驟2.4中第一、二組三相調制波的占空比關系為：

當步驟2.4中k≠0，聯立公式(11)、(6)和(2)，步驟2.4中第一組三相調制波的占空比為：

步驟3，求出步驟1中第二組三相調制波的表達式和對應的三相調制波占空比；

步驟4，在兩個開關周期內，將第一組三相調制波和第二組三相調制波分別與變流器上下載波比較后，輸出最終的PWM脈沖給三電平NPC變流器。