[發明專利]基于矢量分解的三電平空間矢量調制及中點平衡控制方法

在審

• 申請號: 202310400547.X
• 申請日: 2023-04-14
• 公開（公告）號: CN116232105A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 趙振華;崔曉光;胡冰;咸粵飛;趙棟;邵春偉;張勛;李澤元
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/487
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 白潔

本發明提供了一種基于矢量分解的三電平空間矢量調制及中點平衡控制方法，包括：當電路為三電平拓撲結構時，采樣獲取三相電流，并計算上下支撐電容的電勢差；確定三相電流的第一方向；以及,確定電勢差的第二方向；根據三電平空間電壓矢量的矢量狀態,確定大扇區；確定每個大扇區的中心參考矢量,并根據中心參考矢量,將三電平矢量轉化為兩電平矢量；標定兩電平矢量的第一占空比,并推導確定每個大扇區的開關順序；根據第一方向和第二方向,計算中點電壓平衡調制度；根據中點電壓平衡調制度和每個小扇區的基本矢量作用時間,計算每個小扇區的第二占空比；根據第二占空比,修正第一占空比,并根據修正后的第一占空比進行調制。

技術領域

本發明涉及數字信號處理技術領域，尤其涉及一種基于矢量分解的三電平空間矢量調制及中點平衡控制方法。

背景技術

相較于傳統的兩電平變換器，多電平變換器具有更好的輸出電壓波形，較小的電壓畸變率，較輕的電磁干擾，以及功率器件只承受部分直流母線電壓等特點，因而被廣泛的應用于電機驅動、光伏系統、風力發電等領域。

在多電平拓撲結構中，三電平中點箝位(Neutral?Point?Clamped,NPC)變換器是研究和應用最為廣泛的電路拓撲，而NPC變換器的核心控制問題在于三電平調制控制策略及中點電勢平衡控制。三電平變流器需要同時控制12個功率器件的通斷，相較于傳統的兩電平變流器，其調制策略要復雜的多。目前主流的調試方式有正弦載波調制(SinusoidalPulse?Width?Modulation,SPWM)及傳統的36扇區空間矢量脈寬調制(Space?Vector?PulseWidth?Modulation，SVPWM)。正弦載波調制方式，方法簡單易于實現，但是其母線電壓利用率較低，同時不利于與其他控制算法結合進行中點電勢平衡控制；而傳統的36扇區空間矢量調制方式，控制算法復雜，理論推導及編碼實現都較為困難。同時中點電勢平衡控制是NPC變換器的一個固有問題，負載電流及不平衡擾動會使得兩個直流電容電壓在動態過程中出現偏差，對支撐電容及功率器件安全及控制品質均有較大影響，容易造成安全隱患。

發明內容

本發明實施例的目的提供一種基于矢量分解的三電平空間矢量調制及中點平衡控制方法，以解決現有技術所存在的問題。

本發明提供了一種基于矢量分解的三電平空間矢量調制及中點平衡控制方法，所述方法包括：

當電路為三電平拓撲結構時，采樣獲取三相電流，并計算上下支撐電容的電勢差；

確定三相電流的第一方向；以及,確定所述電勢差的第二方向；

根據三電平空間電壓矢量的矢量狀態,確定大扇區；

確定每個所述大扇區的中心參考矢量,并根據所述中心參考矢量,將三電平矢量轉化為兩電平矢量；

標定兩電平矢量的第一占空比,并推導確定每個大扇區的開關順序；

根據所述第一方向和所述第二方向,計算中點電壓平衡調制度；

根據所述中點電壓平衡調制度和每個小扇區的基本矢量作用時間,計算每個小扇區的第二占空比；

根據所述第二占空比,修正所述第一占空比,并根據修正后的所述第一占空比進行調制。

在一種可能的實現方式中，所述確定三相電流的第一方向；以及,確定所述電勢差的第二方向具體包括：

根據所述三相電流與電流滯環設定值的關系,確定所述第一方向；

根據所述電勢差與電壓滯環設定值,確定所述第二方向。

在一種可能的實現方式中，所述根據所述三相電流與電流滯環設定值的關系,確定所述第一方向具體包括：

當所述三相電流中的A相、B相和C相電流分別大于電流滯環設定值時，A相、B相和C相的第一方向分別為第一標志位；