[發明專利]一種應用于混合型三相三電平有源中點箝位式變換器的空間矢量控制方法

有效

• 申請號: 201810214448.1
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN108377104B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 李楚杉;李武華;盧睿;許德偉;何湘寧
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種應用于混合型三相三電平有源中點箝位式變換器的空間矢量控制方法，所述的三相三電平有源中點箝位式變換器，包含直流側、電容、三個單相橋臂和交流側；所述的電容直接耦合到直流側并引出中性點；所述的三個單相橋臂每相橋臂包含上下兩個硅基絕緣柵雙極型晶體管(S_x1、S_x4)和中間兩個碳化硅基金屬氧化物半導體場效應管(S_x2、S_x3)，上下兩個硅基絕緣柵雙極型晶體管和中間兩個碳化硅基金屬氧化物半導體場效應管串聯直接耦合到電容兩端，三個單相橋臂每相橋臂還包含另外兩個硅基絕緣柵雙極型晶體管(S_x5、S_x6)，所述另外兩個硅基絕緣柵雙極型晶體管串聯后耦合到所述中間兩個碳化硅基金屬氧化物半導體場效應管的串聯支路的兩端，并引出中點與電容中性點連接，三個單相橋臂的輸出連接到交流側；所述上下兩個硅基絕緣柵雙極型晶體管(S_x1、S_x4)從上到下依次作為第一開關管(S_x1)和第四開關管(S_x4)，所述中間兩個碳化硅基金屬氧化物半導體場效應管(S_x2、S_x3)從上到下依次作為第二開關管(S_x2)和第三開關管(S_x3)；所述另外兩個硅基絕緣柵雙極型晶體管(S_x5、S_x6)從上到下依次作為第五開關管(S_x5)和第六開關管(S_x6)；

其特征在于，所述的方法包括如下步驟：

(1)將矢量空間劃分為扇區，并依據參考矢量的角度和模長確定大扇區和小扇區；

(2)依據所在的小扇區根據“最近三矢量”原則選擇使用的矢量V₀-V₁₈，每個矢量對應三個單相橋臂的開關狀態如表1所示，表1中，V_D為輸入電源直流電壓；每個單項橋臂包含“N”、“P”兩種非零開關狀態和“L”、“U”兩種零開關狀態，開關狀態切換的方法是，在每個小扇區內部，只允許N狀態與U狀態互相切換，P狀態與L狀態互相切換；基于以上方法，獲得七段式序列如表2所示，矢量作用順序按照七段式序列進行分配；

所述的“N”、“P”、“L”、“U”四種開關狀態，其定義如下：

狀態N：第三開關管(S_x3)，第四開關管(S_x4)和第五開關管(S_x5)開通，第一開關管(S_x1)，第二開關管(S_x2)和第六開關管(S_x6)關斷；

狀態L：第一開關管(S_x1)，第三開關管(S_x3)，和第六開關管(S_x6)開通，第二開關管(S_x2)，第四開關管(S_x4)和第五開關管(S_x5)關斷；

狀態U：第二開關管(S_x2)，第四開關管(S_x4)和第五開關管(S_x5)開通，第一開關管(S_x1)，第三開關管(S_x3)和第六開關管(S_x6)關斷；

狀態P：第一開關管(S_x1)，第二開關管(S_x2)和第六開關管(S_x6)開通，第三開關管(S_x3)，第四開關管(S_x4)和第五開關管(S_x5)關斷；

(3)對于不在第一大扇區的矢量進行角度變換，變換后再確定所處的小扇區和相應的三個矢量，并按照如式(1)的伏秒平衡公式確定每個矢量的作用時間并按照七段式分配；

(4)將控制信號加入死區時間轉化成相應18路PWM信號；

表1

表2

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的大扇區確定方法如下：

根據參考矢量V_ref的相角θ如式(2)確定所處的大扇區

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的小扇區確定方法如下：

a)根據調制比m_a和輸入電源直流電壓V_D如式(3)確定參考矢量V_ref的模長；

b)參考向量V_ref在α軸上的投影為V_refα，在β軸上的投影為V_refβ，根據式(4)確定小扇區；

c)確定小扇區后通過查表2獲得相應的作用矢量，并計算矢量的作用時間。