[發(fā)明專利]一種九開關(guān)變換器電壓空間矢量調(diào)制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010147043.8
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111245265B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張靜梅;潘雷;龐毅;王貝貝;徐東興;李震
• 申請（專利權(quán)）人: 天津城建大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M7/5387
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發(fā)明公開了一種九開關(guān)變換器電壓空間矢量調(diào)制方法及系統(tǒng)，包括基于利用九開關(guān)變換器與雙三相六開關(guān)變換器的等效機理，確定當前時刻九開關(guān)變換器的上、下交流端參考電壓矢量在雙三相六開關(guān)變換器電壓空間矢量中所在扇區(qū)，及所在扇區(qū)中非零電壓矢量的作用時間；依據(jù)九開關(guān)變換器電壓空間矢量與受限雙三相六開關(guān)變換器虛擬橋臂之間的對照關(guān)系和非零電壓矢量的作用時間，確定九開關(guān)變換器電壓空間矢量的非零電壓作用矢量及作用時間；根據(jù)非零電壓作用矢量及作用時間，利用開關(guān)距離計算函數(shù)確定九開關(guān)變換器電壓空間矢量作用序列。采用本發(fā)明不僅算法易于理解，提高直流電壓利用率，降低開關(guān)損耗，便于數(shù)字化實現(xiàn)，且同時適用于同頻和異頻工作模式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及九開關(guān)變換器電壓調(diào)制領(lǐng)域，特別是涉及一種基于等效機理的九開關(guān)變換器電壓空間矢量調(diào)制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著功率變換器小型化、高可靠性和低功耗的不斷發(fā)展，各國學者對功率變換器拓撲結(jié)構(gòu)的改進做出了大量工作，并取得了相應(yīng)的技術(shù)成果。九開關(guān)變換器可實現(xiàn)兩個三相交流端的獨立控制，相較于傳統(tǒng)12開關(guān)背靠背式功率變換器從拓撲結(jié)構(gòu)上減少了開關(guān)器件及相應(yīng)的驅(qū)動電路，縮小了體積，降低了系統(tǒng)功耗。同時，九開關(guān)變換器還具備兩路三相交流輸出，可實現(xiàn)兩路三相交流負載的獨立控制，其運行模式可分為同頻運行和異頻運行兩種。

電壓空間矢量調(diào)制策略已經(jīng)廣泛應(yīng)用于功率變換器的控制，利用電壓空間矢量調(diào)制策略可實現(xiàn)不同類型功率變換器的控制，但是不同拓撲結(jié)構(gòu)功率變換器的電壓空間矢量調(diào)制策略不同，九開關(guān)變換器的電壓空間矢量調(diào)制方法是通過上下兩個交流輸出端的電壓矢量共同決定開關(guān)器件的工作狀態(tài)，而不是傳統(tǒng)意義上單一電壓矢量決定開關(guān)器件的開關(guān)狀態(tài)。同理，九開關(guān)變換器的調(diào)制方法，也不同于其他功率變換器的調(diào)制方法，算法不易于理解，且直流電壓利用率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對九開關(guān)變換器的工作特點，基于九開關(guān)變換器與受限雙三相六開關(guān)變換器的等效機理，提出了一種九開關(guān)變換器電壓空間矢量調(diào)制方法及系統(tǒng)，算法易于理解，大大提高了直流電壓利用率，降低了開關(guān)損耗，便于數(shù)字化實現(xiàn)。此外，本發(fā)明提供的技術(shù)方案同時適用于九開關(guān)變換器的同頻工作模式和異頻工作模式。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種九開關(guān)變換器電壓空間矢量調(diào)制方法，包括：

基于利用九開關(guān)變換器與雙三相六開關(guān)變換器的等效機理，確定當前時刻九開關(guān)變換器的上交流端參考電壓矢量和下交流端參考電壓矢量分別在雙三相六開關(guān)變換器電壓空間矢量中所在扇區(qū)；其中，每個所述扇區(qū)對應(yīng)一個三角形，每個所述扇區(qū)對應(yīng)一個扇區(qū)編號，每個所述三角形中含有一個零矢量和兩個非零電壓矢量；

計算所述上交流端參考電壓矢量所在扇區(qū)中非零電壓矢量的作用時間和所述下交流端參考電壓矢量所在扇區(qū)中非零電壓矢量的作用時間；

確定九開關(guān)變換器電壓空間矢量與受限雙三相六開關(guān)變換器虛擬橋臂之間的對照關(guān)系；

依據(jù)所述對照關(guān)系、所述上交流端參考電壓矢量所在扇區(qū)中非零電壓矢量的作用時間和所述下交流端參考電壓矢量所在扇區(qū)中非零電壓矢量的作用時間，確定九開關(guān)變換器電壓空間矢量的非零電壓作用矢量以及所述非零電壓作用矢量對應(yīng)的作用時間；

根據(jù)所述非零電壓作用矢量以及所述非零電壓作用矢量對應(yīng)的作用時間，利用開關(guān)距離計算函數(shù)，確定九開關(guān)變換器電壓空間矢量作用序列；所述九開關(guān)變換器電壓空間矢量作用序列包括九開關(guān)變換器電壓空間矢量以及所述九開關(guān)變換器電壓空間矢量對應(yīng)的作用時間。

可選的，所述計算所述上交流端參考電壓矢量所在扇區(qū)中非零電壓矢量的作用時間和所述下交流端參考電壓矢量所在扇區(qū)中非零電壓矢量的作用時間，具體包括：

根據(jù)伏秒平衡原則，分別計算所述上交流端參考電壓矢量所在扇區(qū)中非零電壓矢量的作用時間和所述下交流端參考電壓矢量所在扇區(qū)中非零電壓矢量的作用時間。