[發明專利]一種三電平載波調制方法

有效

• 申請號: 201811273182.4
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109660140B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 張永昌;黃朋;白宇寧
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 鮑勝如

本發明公開了一種三電平載波調制方法，涉及電子電力領域。所述三電平載波調制方法包括：根據三項歸一化公式求得SPWM調制波信號的三相電壓分量，并得出所述三相電壓分量在不同矢量扇區中的最小值、中間值與最大值；調整冗余相同矢量占空比，使逆變器達到中點電位平衡，并得出使逆變器達到中點電位平衡的平衡占空比；根據所述三相電壓分量中的最小值、中間值與最大值與所述平衡占空比，求得零序分量；根據所述三相電壓分量與所述零序分量，求得與SVM調制策略等效的三相等效調制波，再根據SPWM載波調制原理，得出所述逆變器各開關管的開關狀態，輸出目標調制波。本發明所提出的三電平載波調制方法能夠降低調制策略復雜度并保證中點電位平衡。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，特別是指一種三電平載波調制方法與裝置。

背景技術

三電平中點鉗位(NPC)逆變器相較于傳統兩電平逆變器具有輸出諧波分量低、輸出共模電壓小、器件耐壓需求降低等優勢而被廣泛應用于中高壓變頻驅動系統。然而NPC逆變器因其自身結構存在調制策略復雜和中點電位波動的問題。

三電平空間矢量調制(SVM)和三電平正弦波脈寬調制(SPWM)是現有的應用最為廣泛的兩種調制策略。這兩種調制策略基于完全不同的出發點，SPWM調制策略的直流側電壓利用率較低，SVM調制策略的電壓利用率雖然相較SPWM調制策略高，但SWM調制策略的硬件電路實現復雜。二者存在內在聯系，現有的研究對SVM調制策略與SPWM調制策略間的內在聯系進行了研究，并推導出了使SPWM和SVM等效的零序分量注入公式，但所述零序分量注入公式基于十分復雜的扇區和三角形劃分，并且在復平面內也沒有統一的表達式。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種能夠降低調制策略復雜度并保證中點電位平衡的與SVM調制策略等效的基于SPWM調制策略的三電平載波調制方法與裝置。

基于上述目的，本發明提供了一種三電平載波調制方法，包括：

根據SPWM調制策略的三項歸一化公式求得SPWM調制波信號的三相電壓分量v_a,v_b,v_c，并得出所述SPWM調制波信號的三相電壓分量在不同矢量扇區中的最小值、中間值與最大值v_min,v_mid,v_max；

調整冗余相同矢量占空比k，使逆變器達到中點電位平衡，將所述使逆變器達到中點電位平衡的冗余相同矢量占空比記為平衡占空比k₀，所述冗余相同矢量為SVM調制策略中對負載等效，對中點電位影響相反的一對相同矢量；

根據所述SPWM調制波信號的三相電壓分量中的最小值、中間值與最大值v_min,v_mid,v_max與所述平衡占空比k₀，求得零序分量U_z；

根據所述SPWM調制波信號的三相電壓分量v_a,v_b,v_c與所述零序分量U_z，求得與SVM調制策略等效的三相等效調制波，再根據SPWM載波調制原理，得出所述逆變器各開關管的開關狀態，輸出目標調制波。

可選的，所述根據SPWM調制策略的三項歸一化公式求得SPWM調制波信號的三相電壓分量v_a,v_b,v_c，并得出所述SPWM調制波信號的三相電壓分量在不同矢量扇區中的最小值、中間值與最大值v_min,v_mid,v_max包括：

根據所述三項歸一化公式求得所述SPWM調制波信號的三相電壓分量v_a,v_b,v_c；

所述三相歸一化公式為：