[發明專利]一種基于三次諧波注入的電平逼近調制方法

有效

• 申請號: 202010863585.5
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112087156B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 邱少坡;時斌
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/49;H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

本發明公開一種基于三次諧波注入的電平逼近調制方法，結合上層控制策略給出的調制度和電角度等控制信息計算出目標三次諧波疊加到參考波中，以修正后的參考波作為目標波形進行最近電平逼近調制。該三次諧波的注入可以使得即使在基波分量的峰值較低時，實際輸出的相電壓的最大值也能一直保持在變換器所能輸出的最大值左右，從而有效地避免了傳統最近電平逼近調制方法在調制度較低時輸出電壓的電平數減少的問題，同時，在三相三線制的系統中，三次諧波不會影響輸出電壓。本發明可以充分利用變換器所能輸出的電平數，尤其在調制度相對較低時，改善輸出波形質量。

技術領域

本發明涉及一種電平逼近調制方法，具體是一種基于三次諧波注入的電平逼近調制方法。

背景技術

受制于器件的電壓等級，傳統的兩電平變換器難以適應大功率的需求。在中高壓大功率的應用場合，級聯型H橋變換器(Cascaded H-bridge Converter，CHC)、模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)等多電平變換器憑借其高度模塊化的結構、較低的損耗等優勢受到了工程人員和學者們的廣泛關注。針對多電平變換器的調制方式通常可分為高頻調制和低頻調制兩大類。高頻調制方式主要有載波移相調制(CarrierPhase Shifted PWM，CPS-PWM)、載波層疊調制(Carrier Phase Disposition PWM，CPD-PWM)等；低頻調制方式有最近電平逼近調制(Nearest Level Modulation，NLM)、特定諧波消除調制(Selective Harmonic Elimination，SHE)等。與其他調制方式相比，最近電平逼近調制具有操作簡單、低開關損耗等優勢，非常適用于電平數較多的場合。然而，在電平數較低的場合，最近電平逼近調制將帶來較高的諧波畸變率(Total Harmonic Distortion，THD)，尤其在調制度不高時，其將造成可利用電平數的浪費。這個特點使得最近電平逼近調制在電平數較低的中壓場合及大功率電機調速場合難以應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于三次諧波注入的電平逼近調制方法，利用三相三線制系統的三次諧波分量互相抵消的特性，所注入的三次諧波將不會反應到輸出電壓中，同時，三次諧波分量的注入，使得變換器可以充分利用所能產生的每一個電平，使輸出波形更好地逼近基波分量，改善輸出波形的質量。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種基于三次諧波注入的電平逼近調制方法，調制方法方法包括：

S1:由上層控制系統給出輸出原始電壓調制波的調制度m₁，以及電壓的相角θ，調制度定義為基波分量的峰值與二分之一直流母線電壓的比值，m₁取值范圍為[0,1]。

S2:根據調制度m₁和相角θ來計算所注入的三次諧波分量的大小。

S3:根據S2所確定的三次諧波分量對三個相電壓參考值進行修正。

S4:基于修正后的參考值確定所應當輸出的電壓值。

S5:基于所應輸出的電壓值，根據不同的變換器拓撲來確定對應時刻每個開關的投切狀態。

進一步的，所述S2中，注入三次諧波分量的幅值m3滿足等式：

m3的取值為：

注入三次諧波分量的相角等于3θ。

進一步的，所述S3中，修正后的三個相電壓的參考值u_{ref_a}、u_{ref_b}和u_{ref_c}為：