[發明專利]一種二維坐標系下三相空間矢量快速調制方法

有效

• 申請號: 201811029939.5
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109067224B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 舒澤亮;林宏健;雷園;毛文君;閆晗;錢奕;何曉瓊
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種二維坐標系下三相空間矢量快速調制方法，該方法在二維坐標系下具體實現過程如下：

a、利用簡單坐標變化使矢量從二維坐標系映射到新的二維直角坐標系里面：

把三相參考相電壓的瞬時值V_a、V_b和V_c中任意兩相相減得到新矢量與第三相垂直，形成新的二維直角坐標系：

其中，V_x，V_y為新的二維直角坐標系下的二維參考電壓；并計算出新的二維直角坐標系下參考電壓矢量：

V_ref＝(n-1)[V_a,V_b,V_c]^T (2)

式中，n為變換器的電平數，上標T表示轉置矩陣；

假設參考電壓矢量在實軸與虛軸的投影為V_ref(x)與V_ref(y)，則參考電壓矢量在新的二維直角坐標系下的坐標為

式中，x與y為新的二維直角坐標系下參考電壓矢量坐標；V_dc為直流鏈電壓；

b、檢測離原點最近的調制矢量：

利用新的二維直角坐標系，直接檢測調制三角形的三個矢量中離坐標原點最近的矢量所對應的冗余開關狀態中最小的一個，剩余的其他開關狀態由所檢測的開關狀態加N產生；

其中，0≤N≤n-1-max(S_a,S_b,S_c)，n為多電平變換器電平數，max(.)為三個開關狀態中的最大值，N為一種可控因子，通過它來任意選擇冗余開關狀態：

式中，(S_a,S_b,S_c)為所檢測到的離原點最近開關狀態，min(.)表示取最小值；

[N+S_a,N+S_b,N+S_c]^T (5)

N作為一個可控因子用于減少多電平變換器的共模電壓與進行多電平變換器的電壓均衡；

c、多電平矢量空間簡化為兩電平矢量空間：

由新的二維直角坐標系下參考電壓矢量減去該坐標系下的所檢測的離原點最近調制矢量，所得的剩余矢量長度小于單個調制三角形的邊長，此時，多電平矢量空間簡化為兩電平矢量空間，任意電平變換器全部按兩電平變換器調制方式處理；

在新的二維直角坐標系下離原點最近調制矢量為

OP₁＝V_dc[S_a S_b S_c]^T (6)

在新的二維坐標系統中，將參考電壓矢量進行縮放把多電平矢量調制空間簡化成兩電平矢量調制空間，同時參考電壓矢量轉換為兩電平空間，即：

V_ref1＝V_ref-OP₁ (7)

式中，V_ref表示為參考電壓矢量，V_ref1表示簡化后的參考電壓矢量；OP₁表示距離原點最近的調制矢量，其頂點為式(4)所檢測開關狀態；

d、計算簡化后兩電平空間扇區與作用矢量占空比：

所得扇區reg如式(8)所示，角度θ是簡化參考電壓矢量與實軸的夾角；

reg＝int(3θ/π)+1 (8)

把簡化后的矢量按兩電平調制算法來處理，利用簡化后的參考電壓矢量計算兩電平空間的六個扇區并把在兩電平調制空間中合成簡化參考電壓矢量的基本矢量與零矢量計算出來：

d₀＝1-d₁-d₂ (10)

式中，參考電壓矢量在實軸與虛軸的投影分別為V_rx與V_ry；兩電平調制空間中兩個基本矢量占空比為d₁與d₂，零矢量占空比為d₀；

e、計算每相占空比：

在每個調制三角形的調制周期內，調制點所對應的各相冗余開關在一個開關周期中的只有兩個數值，且相差1；結合最近電平調制的原理得出步驟b檢測的三相冗余開關狀態所對應的三相占空比D_a，D_b，D_c；該三相占空比與步驟d所計算的扇區、基本矢量和零矢量占空比有關，所利用的最近電平調制確定在調制三角形內且與調制三角形間合成參考電壓矢量時開關動作次數達到最小，控制零矢量在連續調制與斷續調制之間選擇；

f、產生開關驅動信號：

把步驟e計算出的每相占空比與三角載波進行比較即得到三相多電平變換器每相開關器件驅動信號。