專利名稱：三電平svpwm高調(diào)制度窄脈沖消除系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及窄脈沖消除，特別是三電平SVPWM高調(diào)制度窄脈沖消除系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
箝位型三電平變換器因其結(jié)構(gòu)的的對稱性，可實現(xiàn)能量的雙向流動。并且它對開關(guān)管的耐壓要求僅為直流母線的1/2，輸出電能質(zhì)量較兩電平變換器又有很大的提高。所以它在太陽能，風(fēng)能，交通運輸?shù)阮I(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)是三電平變換器的常用控制方式。因為不同的矢量安排順序和不同矢量的選擇方法，調(diào)制方式也不盡相同。對于傳統(tǒng)的以最近三矢量作為參考矢量合成的方式，在調(diào)制度過低或者過高時都會出現(xiàn)窄脈沖的問題。窄脈沖的出現(xiàn)使得輸出電壓電流諧波含量提高，開關(guān)管的功耗增大，并且可能會出現(xiàn)開關(guān)管的瞬時失效問題。隨著對窄脈沖問題研究的深入，很多方法被提出，對于低調(diào)制度時有降低開關(guān)頻率，交換矢量安排順序，或者限制輸出脈寬等方法。對于高調(diào)制度的窄脈沖控制，傳統(tǒng)的處理窄脈沖的方法有兩種，一是直接將小于最小脈寬的脈沖濾除，這種方法雖然可避免出現(xiàn)窄脈沖，但由于只改變了一相的脈沖寬度， 必然會影響輸出的線電壓波形，造成電壓畸變。還有一種常用的零序電壓注入法，雖然此方法通過同時調(diào)整三相脈沖的寬度來消除窄脈沖，但是脈沖寬度不是任意調(diào)整的，它受到作用時間的限制，所以存在盲區(qū)。在高調(diào)制度時總存在控制盲區(qū)，即無論采用上述哪種方法，在一定的空間位置仍無法消除窄脈沖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是針對電壓空間矢量調(diào)制在高調(diào)制度存在消除窄脈沖的盲區(qū)，實現(xiàn)對電壓空間矢量落入消除窄脈沖盲區(qū)的預(yù)判斷及窄脈沖的消除。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種三電平SVPWM高調(diào)制度窄脈沖消除方法，其特征在于包括以下步驟計算參考電壓空間矢量的屬性變量，包括電壓空間矢量幅值kp，相位角θ和單周期步進(jìn)角Δ θ ；確定當(dāng)前電壓空間矢量在坐標(biāo)系的空間位置；根據(jù)當(dāng)前空間矢量的屬性變量，判斷下一工作周期的電壓空間矢量是否落入窄脈沖區(qū)域；如果落入窄脈沖區(qū)域，則對下一工作周期的電壓空間矢量進(jìn)行限幅，并對其進(jìn)行調(diào)制；分別對當(dāng)前電壓空間矢量和跳出窄脈沖區(qū)域后的電壓空間矢量進(jìn)行幅值修正，并進(jìn)行調(diào)制；根據(jù)矢量合成原則，通過當(dāng)前電壓矢量和跳出窄脈沖區(qū)域后的電壓空間矢量的幅值修正來補償因限幅對輸出電壓的影響。本發(fā)明還提供了一種三電平SVPWM高調(diào)制度窄脈沖消除系統(tǒng)，包括電壓空間矢量屬性計算單元，用于計算參考電壓屬性變量；電壓空間矢量當(dāng)前位置判斷單元，用于根據(jù)電壓空間矢量的屬性變量確定其在坐標(biāo)系中的空間位置；前后兩工作周期電壓空間矢量位置判斷單元，用于判斷前后兩工作周期電壓空間矢量是否落入窄脈沖區(qū)域；當(dāng)前電壓空間矢量幅值修正單元，用于對當(dāng)前電壓空間矢量進(jìn)行幅值修正；電壓空間矢量線性限幅單元，用于對落入窄脈沖區(qū)域的電壓空間矢量進(jìn)行線性限幅；跳出窄脈沖區(qū)域后電壓空間矢量修正單元，用于對跳出窄脈沖區(qū)域的電壓空間矢量進(jìn)行幅值修正；電壓空間矢量調(diào)制單元，用于對經(jīng)過線性限幅或幅值修正后的電壓空間矢量進(jìn)行調(diào)制。采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，可以有效的消除窄脈沖盲區(qū)，并不對輸出電壓幅值產(chǎn)生影響。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為本發(fā)明三電平SVPWM窄脈沖消除方法的流程圖。圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明實施例中的二極管箝位型三電平變換器。圖4為本發(fā)明三電平變換器第一扇區(qū)空間矢量分布圖。圖5為本發(fā)明線性限幅的矢量關(guān)系圖。圖6為本發(fā)明窄脈沖區(qū)域中線性限幅區(qū)域和前后工作周期矢量幅值修正關(guān)系圖。
具體實施例方式本發(fā)明三電平SVPWM高調(diào)制度窄脈沖消除方法以如圖3所示的二極管箝位型變換器為例。如圖1所示的本發(fā)明三電平SVPWM高調(diào)制度窄脈沖消除方法的流程圖。該流程開始于步驟S101。然后，在步驟S102到步驟S112中，根據(jù)程序的循環(huán)，確定當(dāng)前電壓空間矢量的空間位置，預(yù)判斷下一個工作周期的電壓空間矢量是否落入窄脈沖區(qū)域，對落入窄脈沖區(qū)域的電壓空間矢量進(jìn)行限幅并調(diào)制，然后通過對當(dāng)前電壓空間矢量和跳出窄脈沖區(qū)域的電壓空間矢量幅值修正后的矢量合成來補償因限幅對輸出電壓的影響。例如，在步驟S102和S103中，通過計算電壓空間矢量幅值kp，相位角θ和單周期步進(jìn)角△ θ確定當(dāng)前電壓空間矢量在坐標(biāo)系的空間位置。基本電壓矢量采用最近三矢量的選擇方式(the Nearest Three Space-Vector，NTV)，即以最靠近參考矢量的三個基本矢量來合成V&。采用七段對稱式對調(diào)制周期Ts進(jìn)行分配。具體操作以第一小扇區(qū)為例，如圖4所示。在α-β坐標(biāo)系中可以計算出參考電壓矢量的相位角和調(diào)制度
權(quán)利要求
1.一種三電平SVPWM高調(diào)制度窄脈沖消除方法，其特征在于，包括以下步驟計算參考電壓空間矢量的屬性變量，包括電壓空間矢量幅值kp，相位角θ和單周期步進(jìn)角Δ θ ;確定當(dāng)前電壓空間矢量在坐標(biāo)系的空間位置；根據(jù)當(dāng)前空間矢量的屬性變量，判斷下一工作周期的電壓空間矢量是否落入窄脈沖區(qū)域；如果落入窄脈沖區(qū)域，則對下一工作周期的電壓空間矢量進(jìn)行限幅，并對其進(jìn)行調(diào)制；分別對當(dāng)前電壓空間矢量和跳出窄脈沖區(qū)域后的電壓空間矢量進(jìn)行幅值修正，并進(jìn)行調(diào)制；根據(jù)矢量合成原則，通過當(dāng)前電壓矢量和跳出窄脈沖區(qū)域后的電壓空間矢量的幅值修正來補償因限幅對輸出電壓的影響。
2.按照權(quán)利要求1所述的三電平SVPWM高調(diào)制度窄脈沖消除方法，其特征在于，上述對下一工作周期的電壓空間矢量進(jìn)行限幅的步驟中，所述限幅采用線性限幅，包括以下步驟計算窄脈沖出現(xiàn)角度范圍最大時的角度S ；計算向量靠近中向量時出現(xiàn)窄脈沖的最小幅值kp’ ；通過kp’向量的頂點和kp幅值為1，相位角為π/6-δ向量的頂點作直線；作上一步驟所述直線關(guān)于中向量對稱的另一直線。
3.一種三電平SVPWM高調(diào)制度窄脈沖消除系統(tǒng)，其特征在于 電壓空間矢量屬性計算單元，用于計算參考電壓屬性變量；電壓空間矢量當(dāng)前位置判斷單元，用于根據(jù)電壓空間矢量的屬性變量確定其在坐標(biāo)系中的空間位置；前后兩工作周期電壓空間矢量位置判斷單元，用于判斷前后兩工作周期電壓空間矢量是否落入窄脈沖區(qū)域；當(dāng)前電壓空間矢量幅值修正單元，用于對當(dāng)前電壓空間矢量進(jìn)行幅值修正； 電壓空間矢量線性限幅單元，用于對落入窄脈沖區(qū)域的下一個工作周期的電壓空間矢量進(jìn)行線性限幅；跳出窄脈沖區(qū)域后電壓空間矢量修正單元，用于對跳出窄脈沖區(qū)域的電壓空間矢量進(jìn)行幅值修正；電壓空間矢量調(diào)制單元，用于對經(jīng)過線性限幅或幅值修正后的電壓空間矢量進(jìn)行調(diào)制。
全文摘要
本發(fā)明涉及窄脈沖消除，特別是三電平SVPWM高調(diào)制度窄脈沖消除系統(tǒng)和方法，對下一周期的電壓空間矢量進(jìn)行預(yù)判斷，如果進(jìn)入窄脈沖區(qū)域就對其限幅，使其不受窄脈沖影響，并通過當(dāng)前空間矢量和跳出窄脈沖區(qū)域的空間矢量幅值修正來補償因限幅對輸出電壓的影響。所述系統(tǒng)包括電壓空間矢量屬性計算單元、電壓空間矢量當(dāng)前位置判斷單元、前后兩工作周期電壓空間矢量位置判斷單元、當(dāng)前電壓空間矢量幅值修正單元、電壓空間矢量線性限幅單元、跳出窄脈沖區(qū)域后電壓空間矢量修正單元和電壓空間矢量調(diào)制單元。采用上述系統(tǒng)和方法能夠消除窄脈沖的盲區(qū)。
文檔編號H02M7/483GK102377360SQ20111030802
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者何禮高, 徐華, 李剛, 杜恩利 申請人:南京航空航天大學(xué), 常州聯(lián)力自動化科技有限公司