[發明專利]一種空間矢量脈寬調制方法及裝置

在審

• 申請號: 201810117701.1
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN110120754A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 許峻峰;梅文慶;劉勇;甘韋韋;胡亮;許為;南永輝;胡仙;賈巖;呂永燦
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/5395;H02M1/12
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

本發明公開了一種空間矢量脈寬調制方法及裝置，用于變流器調制，該方法包括以下步驟：判斷參考電壓矢量所處的扇區；判斷參考電壓矢量所處的三角形區域；根據參考電壓矢量所處的三角形區域，計算用于合成參考電壓矢量的各個基本矢量的作用時間；按照基本矢量中的冗余矢量對充分利用且以T_s/2為軸對稱分布，零矢量以T_s/4為軸對稱分布，進行基本矢量擬合排布，T_s為變流器三相橋臂開關器件的開關周期；根據各個基本矢量的作用時間，及擬合排布方式得到變流器三相橋臂各開關器件的驅動信號，并輸出電壓。本發明能夠解決現有空間矢量脈寬調制方式未充分利用三電平的冗余(電壓)矢量對，諧波特性和中點電壓平衡抑制效果較差的技術問題。

技術領域

本發明涉及變流控制技術領域，尤其是涉及一種三電平空間矢量脈寬調制方法及裝置。

背景技術

在中高壓變頻調速、電網無功功率補償等高壓大容量電力電子變換系統中，中點鉗位式(Neutral Point Clamped)三電平逆變器是目前研究和應用最成熟的多電平逆變器拓撲之一。相對于傳統的兩電平逆變器，三電平逆變器具有對功率器件的耐壓要求低，輸出電壓諧波含量小的特點，因此得到了日益廣泛的應用。

對于電壓型逆變器而言，逆變器的輸出性能主要取決于調制算法，其中，空間矢量調制技術(SVPWM，Space Vector Pulse Width Modulation)以其易于數字實現、電壓利用率高等優點，得到了廣泛的應用。不同于兩電平逆變器的八個基本電壓空間矢量，三電平逆變器的基本電壓空間矢量有27個，可分類為零矢量、小矢量(內六邊形的頂點)、中矢量(外六邊形的中點)和大矢量(外六邊形的頂點)。其中，零矢量和小矢量都存在冗余(電壓)矢量對。由于三電平基本空間矢量數量較多，因而如何選擇基本電壓空間矢量擬合參考電壓矢量、確定基本電壓空間矢量作用順序及時間分配比例等問題都成為三電平SVPWM調制技術研究的重點之一。

目前，常見的三電平空間矢量調制主要采用八段對稱式SVPWM方法，但采用該方法的矢量擬合排布方式未充分利用三電平的冗余(電壓)矢量對，其諧波特性和中點電壓平衡抑制效果較差。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種空間矢量脈寬調制方法及裝置，以解決現有空間矢量脈寬調制方式未充分利用三電平的冗余(電壓)矢量對，諧波特性和中點電壓平衡抑制效果較差的技術問題。

為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種空間矢量脈寬調制方法的技術實現方案，一種空間矢量脈寬調制方法，用于變流器調制，包括以下步驟：

S101)判斷參考電壓矢量所處的扇區；

S102)判斷參考電壓矢量所處的三角形區域；

S103)根據參考電壓矢量所處的三角形區域，計算用于合成參考電壓矢量的各個基本矢量的作用時間；

S104)按照基本矢量中的冗余矢量對充分利用且以T_s/2為軸對稱分布，零矢量以T_s/4為軸對稱分布，進行基本矢量擬合排布，T_s為所述變流器三相橋臂開關器件的開關周期；

S105)根據各個基本矢量的作用時間，及擬合排布方式得到所述變流器三相橋臂各開關器件的驅動信號，并輸出電壓。

優選的，所述步驟S101)進一步包括以下過程：

將參考電壓矢量在α-β坐標進行分解，得到參考電壓矢量的α軸分量V_α，及β軸分量V_β，令：

若V_ref1＞0，則A＝1，否則A＝0；

若V_ref2＞0，則B＝1，否則B＝0；