[發明專利]一種基于載波比較實現的無偶次諧波SVPWM控制方法

有效

• 申請號: 201811265429.8
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109217646B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 葛瓊璇;高瞻;趙魯
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H02M7/487
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種基于載波比較實現的無偶次諧波SVPWM控制方法，通過在三相正弦波V_x上各自疊加零序分量V₀＝(1?(Vmin+Vmax))/2得到對應三相調制波Vr_x；通過在空間矢量角330度到30度、90度到150度、210度到270度區域使用三相調制波Vr_x與上升沿起始三角載波比較，在剩余角度區域使用三相調制波Vr_x與下降沿起始三角載波比較，可基于載波實現無偶次諧波的SVPWM控制；通過在空間矢量角0度到60度、120度到180度、240度到300度區域使用三相調制波Vr_x與上升沿起始三角載波比較，在剩余角度區域使用三相調制波Vr_x與下降沿起始三角載波比較，可基于載波實現無相電壓兩級突變且無偶次諧波的SVPWM控制。本控制方法具有計算簡單，步驟簡潔，容易實現的特點。

技術領域

本發明涉及一種PWM控制方法，尤其涉及一種基于載波比較實現的無偶次諧波SVPWM控制方法。

背景技術

三電平NPC(Neutral Point Clamped)變流器的拓撲如圖1所示，相比于兩電平拓撲，其每一個開關器件承受的電壓應力更小，可以將輸出電壓增加一倍，并且在相同開關頻率下，諧波性能更優越；相比于電容懸浮型多電平拓撲和級聯型多電平拓撲，其體積較小、結構簡單，且可以通過采用背靠背結構實現能量雙向流動。基于以上優點，三電平NPC拓撲被普遍應用于中高壓大功率電機的調速場合。

SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)即空間矢量脈寬調制策略，是三電平NPC變流器經常使用的一種控制方法。經典的SVPWM方法基于伏秒原理，即借助三個電壓空間矢量與各自作用時間的乘積來合成指令電壓V_ref，通過追蹤V_ref的運動軌跡來進行調制。三個電壓空間矢量的選取依據最近三矢量原則。

三電平NPC變流器在各空間角度區間內的電壓空間矢量分布如圖2所示。圖2中V_A、V_B、V_C分別對應A相、B相、C相相電壓。圖2中諸如0°、90°等角度代表對應度數的空間角度，即三相輸出電壓旋轉坐標變化后所得到指令電壓V_ref與A相相電壓之間的夾角，360度空間角度對應一個電壓基波周期。圖2中諸如POO、OON等變量代表相應的電壓空間矢量，其中，P對應圖1三電平NPC變流器某相開關器件P₁、P₂導通，O對應圖1某相開關器件P₂、P₃導通，N對應圖1某相開關器件P₃、P₄導通，如電壓空間矢量PNO，對應A相P₁、P₂導通，B相P₃、P₄導通，C相P₂、P₃導通。

SVPWM各電壓空間矢量依據其幅值大小可分為零矢量、小矢量、中矢量和大矢量，其中小矢量和零矢量存在冗余狀態。小矢量根據三相對應的電平為P電平或N電平可將冗余狀態分為P型小矢量和N型小矢量。表1給出了SVPWM各電壓空間矢量的類型。

表1三電平NPC變流器各電壓空間矢量類型

SVPWM方法在不同空間角度區間內選擇不同的電壓空間矢量首發對應不同的諧波性能和開關頻率。當在不同角度區間內選擇的首發電壓空間矢量滿足半波對稱時，對應的SVPWM方法可以使得相電壓不含偶次諧波分量，稱為無偶次諧波SVPWM方法。半波對稱即電壓空間矢量在一個基波周期內滿足：