一種三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，應(yīng)用于三電平逆變器控制系統(tǒng)，該方法包括：獲取所述三電平逆變器控制系統(tǒng)中預(yù)存儲(chǔ)的電壓瞬時(shí)值，其中所述電壓瞬時(shí)值為三電平逆變器期望輸出的三相正弦交流電壓的瞬時(shí)值；確定所述電壓瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)空間矢量；確定所述瞬時(shí)空間矢量在所述三電平逆變器的空間矢量圖中所處的小扇區(qū)；獲取所述小扇區(qū)的三個(gè)基本空間矢量；計(jì)算所述三個(gè)基本空間矢量的作用時(shí)間；采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持所述三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)始終不變的方式，確定所述三個(gè)基本空間矢量的作用順序，從而更大程度的減少所述三電平逆變器的開關(guān)次數(shù)、降低開關(guān)損耗。
【專利說明】一種三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三相二極管鉗位型三電平逆變器(以下簡(jiǎn)稱“三電平逆變器”)是為了克服傳統(tǒng)的兩電平逆變器面臨的功率開關(guān)管應(yīng)力過高的問題而提出的一種新型逆變器。
[0003]對(duì)于所述三電平逆變器，最為常用的脈寬調(diào)制方法即為三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，其原理為:將所述三電平逆變器輸出的三相正弦交流電壓用一個(gè)旋轉(zhuǎn)的空間矢量表示，則該空間矢量的瞬時(shí)值即為所述三相正弦交流電壓的瞬時(shí)值；將該空間矢量的旋轉(zhuǎn)空間(即所述三電平逆變器的空間矢量圖)劃分為多個(gè)小扇區(qū)，則旋轉(zhuǎn)至任一小扇區(qū)的該空間矢量的瞬時(shí)值(以下簡(jiǎn)稱“瞬時(shí)空間矢量”)均可由位于該小扇區(qū)邊界的三個(gè)位置特定的空間矢量(一般稱為該小扇區(qū)的三個(gè)基本空間矢量)合成得到，從而通過控制參與矢量合成的三個(gè)基本空間矢量的作用時(shí)間也就控制了該瞬時(shí)空間矢量的模長(zhǎng)和方向。
[0004]在所述三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法中，一個(gè)基本空間矢量分別對(duì)應(yīng)所述三電平逆變器的I?3種開關(guān)狀態(tài)，為降低開關(guān)損耗，需要合理安排參與矢量合成的三個(gè)基本空間矢量的作用順序。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)每變化一次僅引起某一相開關(guān)狀態(tài)改變的方式，來確定參與矢量合成的三個(gè)基本空間矢量的作用順序，從而使得三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)僅變化6次，在一定程度上降低了開關(guān)損耗，但是損耗率仍然較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供一種三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，以實(shí)現(xiàn)采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)始終不變的方式，來確定參與矢量合成的三個(gè)基本空間矢量的作用順序，從而更大程度的減少所述三電平逆變器的開關(guān)次數(shù)、降低開關(guān)損耗。
[0007]—種三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，應(yīng)用于三電平逆變器控制系統(tǒng)，所述方法包括:
[0008]獲取所述三電平逆變器控制系統(tǒng)中預(yù)存儲(chǔ)的電壓瞬時(shí)值，其中所述電壓瞬時(shí)值為三電平逆變器期望輸出的三相正弦交流電壓的瞬時(shí)值；
[0009]確定所述電壓瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)空間矢量；
[0010]確定所述瞬時(shí)空間矢量在所述三電平逆變器的空間矢量圖中所處的小扇區(qū)；
[0011]獲取所述小扇區(qū)的三個(gè)基本空間矢量；
[0012]計(jì)算所述三個(gè)基本空間矢量的作用時(shí)間；
[0013]采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持所述三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)始終不變的方式，確定所述三個(gè)基本空間矢量的作用順序。
[0014]其中，所述采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持所述三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)始終不變的方式，確定所述三個(gè)基本空間矢量的作用順序，包括:
[0015]依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量一一對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)；
[0016]采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持所述三種開關(guān)狀態(tài)每變化一次僅引起所述三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)改變的方式，確定所述三個(gè)基本空間矢量的作用順序；
[0017]定義所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)為(SASBS。)，Sa,Sb,Sc分別為所述三電平逆變器的A、B、C三相橋臂的三態(tài)開關(guān)變量；定義Sx = — I表示所述三電平逆變器的X相橋臂的輸出端接電源負(fù)端、定義Sx = O表示所述X相橋臂的輸出端接直流側(cè)中性點(diǎn)、定義Sx = I表示所述X相橋臂的輸出端接電源正端，其中X的值分別為A、B或C。
[0018]其中，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量一一對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括:
[0019]若小扇區(qū)D13對(duì)應(yīng)的條件I滿足，選擇(I — I — I)、(10 — I)和(100)，即剔除出(I 一 I 一 I)這一冗余開關(guān)狀態(tài)；若小扇區(qū)D13對(duì)應(yīng)的條件I不滿足，選擇(O — I 一 I)、(I 一 I 一 I)和(10 — I),即剔除出(100)這一冗余開關(guān)狀態(tài)；
[0020]若小扇區(qū)D7對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都滿足，選擇(00 — 1),(10 — I)和(100);若小扇區(qū)D7對(duì)應(yīng)的條件I不滿足、條件2滿足，則選擇(O -1 -1)、(00 -1)和(10 — I)；若小扇區(qū)D7對(duì)應(yīng)的條件I滿足、條件2不滿足，則選擇(10 — 1)、(100)和(110);若小扇區(qū)D7對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都不滿足，則選擇(O -1 - 1),(10 -1)和(110)；
[0021]若小扇區(qū)D14對(duì)應(yīng)的條件2滿足，選擇(00 — 1),(10 — I)和(11 — I);若小扇區(qū)D14對(duì)應(yīng)的條件2不滿足，選擇(10 -1) (11 -1)和(110)；
[0022]若小扇區(qū)Dl對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都滿足，選擇(00 — I )、(000)和(100);若小扇區(qū)Dl對(duì)應(yīng)的條件I不滿足、條件2滿足，則選擇(O -1 - 1),(00 -1)和(000);若小扇區(qū)Dl對(duì)應(yīng)的條件I滿足、條件2不滿足，則選擇(000)、(100)和(110);若小扇區(qū)Dl對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都不滿足，則選擇(O — I — I)、(000)和(110)。
[0023]其中，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量一一對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括:
[0024]若小扇區(qū)D15對(duì)應(yīng)的條件2滿足，選擇(00 — 1),(01 — I)和(11 — I);若小扇區(qū)D15對(duì)應(yīng)的條件2不滿足，選擇(01 — I)、(11 — I)和(110)；
[0025]若小扇區(qū)D8對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都滿足，選擇(00 — 1),(01 — I)和(010);若小扇區(qū)D8對(duì)應(yīng)的條件2不滿足、條件3滿足，則選擇(01 -1)、(010)和(110);若小扇區(qū)D8對(duì)應(yīng)的條件2滿足、條件3不滿足，則選擇(一 10 - 1),(00 -1)和(01 — I);若小扇區(qū)D8對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都不滿足，則選擇(一 10 -1)、(01 -1)和(110)；
[0026]若小扇區(qū)D16對(duì)應(yīng)的條件3滿足，選擇(一 11 一 I)、(01 — I)和(010);若小扇區(qū)D16對(duì)應(yīng)的條件3不滿足，選擇(一 10 -1) (- 11 -1)和(01 — I)；[0027]若小扇區(qū)D2對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都滿足，選擇(00 — I)、(000)和(010);若小扇區(qū)D2對(duì)應(yīng)的條件2不滿足、條件3滿足，則選擇(000)、(010)和(110);若小扇區(qū)02對(duì)應(yīng)的條件2滿足、條件3不滿足，則選擇(一 10 -1)、(00 — I)和(000);若小扇區(qū)D2對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都不滿足，則選擇(一 10 — I)、(000)和(110)。
[0028]其中，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量一一對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括:
[0029]若小扇區(qū)D17對(duì)應(yīng)的條件3滿足，選擇(一 11 — I)、(一 110)和(010);若小扇區(qū)D17對(duì)應(yīng)的條件3不滿足，選擇(一 10 - 1),(- 11 -1)和(01 — I)；
[0030]若小扇區(qū)D9對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都滿足，選擇(一 100),(- 110)和(010);若小扇區(qū)D9對(duì)應(yīng)的條件3不滿足、條件I滿足，則選擇(一 10 - 1),(- 100)和(一 110);若小扇區(qū)D9對(duì)應(yīng)的條件3滿足、條件I不滿足，則選擇(一 110)、(010)和(011);若小扇區(qū)D9對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都不滿足，則選擇(一 10 — 1),(- 110)和(011)；
[0031]若小扇區(qū)D18對(duì)應(yīng)的條件I滿足，選擇(一 100),(- 110)和(一111);若小扇區(qū)D18對(duì)應(yīng)的條件I不滿足，選擇(一 110) (― 111)和(011)；
[0032]若小扇區(qū)D3對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都滿足，選擇(一100)、(000)和(010);若小扇區(qū)D3對(duì)應(yīng)的條件3不滿足、條件I滿足，則選擇(一 10 一 I)、(一 100)和(000);若小扇區(qū)D3對(duì)應(yīng)的條件3滿足、條件I不滿足，則選擇(000)、(010)和(011);若小扇區(qū)D3對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都不滿足，則選擇(一 10 — I)、(000)和(011)。
[0033]其中，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量一一對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括:
[0034]若小扇區(qū)D19對(duì)應(yīng)的條件I滿足，選擇(一 100),(- 101)和(一 111);若小扇區(qū)D19對(duì)應(yīng)的條件I不滿足，選擇(一 101),(- 111)和(011)；
[0035]若小扇區(qū)DlO對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都滿足，選擇(一 100),(- 101)和(001);若小扇區(qū)DlO對(duì)應(yīng)的條件I不滿足、條件2滿足，則選擇(一 101)、(001)和(011);若小扇區(qū)DlO對(duì)應(yīng)的條件I滿足、條件2不滿足，則選擇(一 1- 10),(- 100)和(一 101);若小扇區(qū)DlO對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都不滿足，則選擇(一 I — 10),(- 101)和(011);
[0036]若小扇區(qū)D20對(duì)應(yīng)的條件2滿足，選擇(一 I 一 11),(- 101)和(001);若小扇區(qū)D20對(duì)應(yīng)的條件2不滿足，選擇(一 1- 10) (-1 - 11)和(一 101)；
[0037]若小扇區(qū)D4對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都滿足，選擇(一100)、(000)和(001);若小扇區(qū)D4對(duì)應(yīng)的條件I不滿足、條件2滿足，則選擇(000)、(001)和(011);若小扇區(qū)D4對(duì)應(yīng)的條件I滿足、條件2不滿足，則選擇(一 1- 10),(- 100)和(000);若小扇區(qū)D4對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都不滿足，則選擇(一 I — 10)、(000)和(011)。
[0038]其中，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量一一對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括:
[0039]若小扇區(qū)D21對(duì)應(yīng)的條件2滿足，選擇(一 I 一 11)、(O — 11)和(001);若小扇區(qū)D21對(duì)應(yīng)的條件2不滿足，選擇(一1- 10),(-1 - 11)和(O — 11)；[0040]若小扇區(qū)Dll對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都滿足，選擇(O — 10),(0 一 11)和(001);若小扇區(qū)Dll對(duì)應(yīng)的條件2不滿足、條件3滿足，則選擇(一 1- 10)、(O - 10)和(O — 11)；若小扇區(qū)Dll對(duì)應(yīng)的條件2滿足、條件3不滿足，則選擇(O - 11)、(001)和(101);若小扇區(qū)Dll對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都不滿足，則選擇(一 1- 10)、(O - 11)和(101)；
[0041]若小扇區(qū)D22對(duì)應(yīng)的條件3滿足，選擇(O — 10),(0 一 11)和(I 一 11);若小扇區(qū)D22對(duì)應(yīng)的條件3不滿足，選擇(O - 11) (1- 11)和(101)；
[0042]若小扇區(qū)D5對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都滿足，選擇(O — 10)、(000)和(001);若小扇區(qū)D5對(duì)應(yīng)的條件2不滿足、條件3滿足，則選擇(一 1- 10)、(O - 10)和(000);若小扇區(qū)D5對(duì)應(yīng)的條件2滿足、條件3不滿足，則選擇(000)、(001)和(I 01);若小扇區(qū)D5對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都不滿足，則選擇(一 I — 10)、(000)和(101)。
[0043]其中，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量一一對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括:
[0044]若小扇區(qū)D23對(duì)應(yīng)的條件3滿足，選擇(O — 10),(1 — 10)和(I — 11);若小扇區(qū)D23對(duì)應(yīng)的條件3不滿足，選擇(1- 10)、(1- 11)和(101)；
[0045]若小扇區(qū)D12對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都滿足，選擇(O — 10)、(I 一 10)和(100)；若小扇區(qū)D12對(duì)應(yīng)的條件3不滿足、條件I滿足，則選擇(I — 10)、(100)和(101);若小扇區(qū)D12對(duì)應(yīng)的條件3滿足、條件I不滿足，則選擇(O -1 - 1),(0 - 10)和(I 一 10);若小扇區(qū)D12對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都不滿足，則選擇(O -1 - 1),(1 - 10)和(101)；
[0046]若小扇區(qū)D24對(duì)應(yīng)的條件I滿足，選擇(I — 11),(1 — 10)和(100);若小扇區(qū)D24對(duì)應(yīng)的條件I不滿足，選擇(O -1-1) (1-1 -1)和(1- 10)；
[0047]若小扇區(qū)D6對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都滿足，選擇(O — 10)、(000)和(100);若小扇區(qū)D6對(duì)應(yīng)的條件3不滿足、條件I滿足，則選擇(000)、(100)和(101);若小扇區(qū)D6對(duì)應(yīng)的條件3滿足、條件I不滿足，則選擇(O -1 - 1),(0 - 10)和(000);若小扇區(qū)D6對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都不滿足，則選擇(O — I — I)、(000)和(101)。
[0048]其中，上述條件I均指代Vdc2 > Vdcl且ia < 0，上述條件2均指代Vdc2 > Vdcl且i。
<0，上述條件3均指代Vde2 > Vdcl且ib < O ;其中，Vdcl為第一直流母線電容兩端的電壓差，Vdc2為第二直流母線電容兩端的電壓差，所述第一直流母線電容連接于所述三電平逆變器的電源正端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間，所述第二直流母線電容連接于所述三電平逆變器的電源負(fù)端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間；ia、ib和i。均為所述三電平逆變器的交流側(cè)輸出電流，ia、ib、
i。的正方向分別為電流從所述三電平逆變器的A、B、C相橋臂的輸出端流向負(fù)載的方向；上述小扇區(qū)D1-D24依次指代在所述三電平逆變器的空間矢量圖中劃分出的第1-24小扇區(qū)。
[0049]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例在計(jì)算出參與矢量合成的三個(gè)基本空間矢量的作用時(shí)間后，基于在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保證所述三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)始終維持不變的原則，來確定所述三個(gè)基本空間矢量的作用順序。由于按照此方式可以剔除所述三個(gè)基本空間矢量對(duì)應(yīng)的冗余開關(guān)狀態(tài)，使得一個(gè)基本空間矢量?jī)H唯一對(duì)應(yīng)一種開關(guān)狀態(tài)，因此按照此方式確定得到的所述三個(gè)基本空間矢量的作用順序僅為三種開關(guān)狀態(tài)的變化順序，此時(shí)在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)僅變化4次，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例更大程度的減少了所述三電平逆變器的開關(guān)次數(shù)、降低了開關(guān)損耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0051]圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法流程圖；
[0052]圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種三電平逆變器的空間矢量圖；
[0054]圖4為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種處于小扇區(qū)D13中的瞬時(shí)空間矢量不意圖；
[0055]圖5為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種確定三個(gè)基本空間矢量的作用順序方法流程圖；
[0056]圖6a_6b為小扇區(qū)D13對(duì)應(yīng)的三個(gè)基本空間矢量的作用順序和作用時(shí)間示意圖；
[0057]圖7a為現(xiàn)有技術(shù)公開的一種三電平逆變器的A相輸出電壓、電流實(shí)驗(yàn)波形；
[0058]圖7b為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種三電平逆變器的A相輸出電壓、電流實(shí)驗(yàn)波形。
【具體實(shí)施方式】
[0059]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0060]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，應(yīng)用于三電平逆變器控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)始終不變的方式，來確定參與矢量合成的三個(gè)基本空間矢量的作用順序，從而更大程度的減少所述三電平逆變器的開關(guān)次數(shù)、降低開關(guān)損耗，該方法包括:
[0061]步驟100:獲取所述三電平逆變器控制系統(tǒng)中預(yù)存儲(chǔ)的電壓瞬時(shí)值，其中所述電壓瞬時(shí)值為所述三電平逆變器期望輸出的三相正弦交流電壓的瞬時(shí)值；
[0062]步驟200:確定所述電壓瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)空間矢量；
[0063]步驟300:確定所述瞬時(shí)空間矢量在所述三電平逆變器的空間矢量圖中所處的小扇區(qū)；
[0064]步驟400:獲取所述小扇區(qū)的三個(gè)基本空間矢量；
[0065]步驟500:計(jì)算所述三個(gè)基本空間矢量的作用時(shí)間；
[0066]步驟600:采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持所述三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)始終不變的方式，確定所述三個(gè)基本空間矢量的作用順序。
[0067]下面，本實(shí)施例分別針對(duì)上述步驟100-600的具體內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的解釋說明:
[0068]I)關(guān)于步驟100
[0069]現(xiàn)有的三電平逆變器控制系統(tǒng)用于對(duì)所述三電平逆變器輸出的三相正弦交流電壓的瞬時(shí)值進(jìn)行閉環(huán)控制，其中預(yù)存儲(chǔ)有所述三電平逆變器期望輸出的三相正弦交流電壓的瞬時(shí)值，因此可直接從該現(xiàn)有的三電平逆變器控制系統(tǒng)獲取得到所述電壓瞬時(shí)值。[0070]2)關(guān)于步驟200
[0071]瞬時(shí)空間矢量存在于兩相α β坐標(biāo)系，電壓瞬時(shí)值存在于三相ABC坐標(biāo)系，將所述三相ABC坐標(biāo)系內(nèi)的電壓瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換到所述兩相α β坐標(biāo)系內(nèi)的過程稱為Clark變換；
[0072]此時(shí)，基于Clark變換原理，即可得到用于將步驟100中所述的電壓瞬時(shí)值變換為對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)空間矢量的變換公式，該變換公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，其特征在于，應(yīng)用于三電平逆變器控制系統(tǒng)，所述方法包括: 獲取所述三電平逆變器控制系統(tǒng)中預(yù)存儲(chǔ)的電壓瞬時(shí)值，其中所述電壓瞬時(shí)值為三電平逆變器期望輸出的三相正弦交流電壓的瞬時(shí)值； 確定所述電壓瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)空間矢量； 確定所述瞬時(shí)空間矢量在所述三電平逆變器的空間矢量圖中所處的小扇區(qū)； 獲取所述小扇區(qū)的三個(gè)基本空間矢量； 計(jì)算所述三個(gè)基本空間矢量的作用時(shí)間； 采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持所述三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)始終不變的方式，確定所述三個(gè)基本空間矢量的作用順序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，其特征在于，所述采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持所述三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)始終不變的方式，確定所述三個(gè)基本空間矢量的作用順序，包括: 依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量一一對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)； 采用在一個(gè)脈寬調(diào)制周期內(nèi)，保持所述三種開關(guān)狀態(tài)每變化一次僅引起所述三電平逆變器的某一相開關(guān)狀態(tài)改變的方式，確定所述三個(gè)基本空間矢量的作用順序； 其中，定義所述三電平逆變器的開關(guān)狀`態(tài)為(SASBS。)，Sa、Sb、S。分別為所述三電平逆變器的A、B、C三相橋臂的三態(tài)開關(guān)變量；定義Sx = — I表示所述三電平逆變器的X相橋臂的輸出端接電源負(fù)端、定義Sx = O表示所述X相橋臂的輸出端接直流側(cè)中性點(diǎn)、定義Sx = I表示所述X相橋臂的輸出端接電源正端，其中X的值分別為A、B或C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，其特征在于，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括: 若第13小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I滿足，選擇(1-1 - 1)、(10 -1)和(100);若第13小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I不滿足，選擇(O — I — I)、(I — I — I)和(10 -1)； 若第7小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都滿足，選擇(00 -1)、(10 -1)和(100);若第7小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I不滿足、條件2滿足，則選擇(O -1 -1)、(00 -1)和(10 -1);若第7小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I滿足、條件2不滿足，則選擇(10 — I)、( 100)和(110);若第7小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都不滿足，則選擇(O — 1-1)、(10 — I)和(110); 若第14小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2滿足，選擇(00 - 1),(10 -1)和(11 -1);若第14小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2不滿足，選擇(10 -1) (11 -1)和(110)； 若第I小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都滿足，選擇(00 — 1)、(000)和(100);若第I小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I不滿足、條件2滿足，則選擇(O -1 -1)、(00 -1)和(000);若第I小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I滿足、條件2不滿足，則選擇(000)、(100)和(110);若第I小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都不滿足，則選擇(O — I — I)、(000)和(110)； 其中，條件I為Vdc2 > Vdcl且ia < 0，條件2為Vdc2 > Vdcl且i。< O ；Vdcl為連接于所述三電平逆變器的電源正端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第一直流母線電容兩端的電壓差，Vdc2為連接于所述三電平逆變器的電源負(fù)端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第二直流母線電容兩端的電壓差，1和i。均為所述三電平逆變器的交流側(cè)輸出電流，定義ia、i。的正方向分別為電流從所述三電平逆變器的A、C相橋臂的輸出端流向負(fù)載的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，其特征在于，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括: 若第15小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2滿足，選擇(00 - 1),(01 -1)和(11 -1);若第15小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2不滿足，選擇(01 — I)、(11 — I)和(110)； 若第8小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都滿足，選擇(00 — I)、(01 -1)和(010);若第8小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2不滿足、條件3滿足，則選擇(01 -1)、(010)和(110);若第8小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2滿足、條件3不滿足，則選擇(一 10 -1)、(00 — I)和(01 -1);若第8小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都不滿足，則選擇(一 10 -1)、(01 -1)和(110)； 若第16小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3滿足，選擇(一 11 -1)、(01 -1)和(010);若第16小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3不滿足，選擇(一 10 -1) (- 11 -1)和(01 -1)； 若第2小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都滿足，選擇(00 — 1)、(000)和(010);若第2小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2不滿足、條件3滿足，則選擇(000)、(010)和(110);若第2小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2滿足、條件3不滿足，則選擇(一 10 -1)、(00 — I)和(000);若第2小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都不滿足，則選擇(一 10 — I)、(000)和(110)； 其中，條件2為Vdc2 > Vdcl且i。< 0，條件3為Vde2 > Vdcl且ib < O ；Vdcl為連接于所述三電平逆變器的電源正端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第一直流母線電容兩端的電壓差，Vdc2為連接于所述三電平逆變器的電源負(fù)端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第二直流母線電容兩端的電壓差，ib和i。均為所述三電平逆變器的交流側(cè)輸出電流，定義ib、i。的正方向分別為電流從所述三電平逆變器的B、C相橋臂的輸出端流向負(fù)載的方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，其特征在于，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括: 若第17小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3滿足，選擇(一 11 — 1),(- 110)和(010);若第17小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3不滿足，選擇(一 10 - 1),(- 11 -1)和(01 -1)； 若第9小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都滿足，選擇(一 100),(- 110)和(010);若第9小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3不滿足、條件I滿足，則選擇(一 10 - 1),(- 100)和(一 110);若第9小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3滿足、條件I不滿足，則選擇(一 110 )、( OIO )和(011);若第9小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都不滿足，則選擇(一 10 — 1),(- 110)和(011)； 若第18小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I滿足，選擇(一 100),(- 110)和(一 111);若第18小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I不滿足，選擇(一 110) (- 111)和(011)； 若第3小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都滿足，選擇(一 100)、(000)和(010);若第3小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3不滿足、條件I滿足，則選擇(一 10 - 1),(- 100)和(000);若第3小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3滿足、條件I不滿足，則選擇(000)、(OlO)和(011);若第3小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都不滿足，則選擇(一 10 — I)、(000)和(011)； 其中，條件I為Vdc2 > Vdcl且ia < 0，條件3為Vde2 > Vdcl且ib < O ；Vdcl為連接于所述三電平逆變器的電源正端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第一直流母線電容兩端的電壓差，Vdc2為連接于所述三電平逆變器的電源負(fù)端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第二直流母線電容兩端的電壓差，1和ib均為所述三電平逆變器的交流側(cè)輸出電流，ia、ib的正方向分別為電流從所述三電平逆變器的A、B相橋臂的輸出端流向負(fù)載的方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，其特征在于，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括: 若第19小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I滿足，選擇(一 100),(- 101)和(一 111);若第19小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I不滿足，選擇(一 101),(- 111)和(011)； 若第10小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都滿足，選擇(一 100),(- 101)和(001);若第10小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I不滿足、條件2滿足，則選擇(一 101)、(001)和(011);若第10小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I滿足、條件2不滿足，則選擇(一 1- 10),(- 100)和(一 101);若第10小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都不滿足，則選擇(一 1- 10),(- 101)和(011)； 若第20小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2滿足，選擇(一 1- 11)、(一 101)和(001);若第10小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2不滿足，選擇(一1- 10) (-1 - 11)和(一101)； 若第4小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的 條件I和條件2都滿足，選擇(一 100)、(000)和(001);若第4小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I不滿足、條件2滿足，則選擇(000)、(001)和(011);若第4小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I滿足、條件2不滿足，則選擇(一 1- 10),(- 100)和(000);若第4小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I和條件2都不滿足，則選擇(一 I — 10)、(000)和(011); 其中，條件I為Vdc2 > Vdcl且ia < 0，條件2為Vdc2 > Vdcl且i。< O ；Vdcl為連接于所述三電平逆變器的電源正端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第一直流母線電容兩端的電壓差，Vdc2為連接于所述三電平逆變器的電源負(fù)端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第二直流母線電容兩端的電壓差，1和i。均為所述三電平逆變器的交流側(cè)輸出電流，ia、i。的正方向分別為電流從所述三電平逆變器的A、C相橋臂的輸出端流向負(fù)載的方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，其特征在于，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括: 若第21小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2滿足，選擇(一 1- 11)、(O - 11)和(001);若第21小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2不滿足，選擇(一1- 10),(-1 - 11)和(O - 11)； 若第11小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都滿足，選擇(O - 10),(0 - 11)和(001);若第11小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2不滿足、條件3滿足，則選擇(一 1- 10),(0 - 10)和(O - 11);若第11小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2滿足、條件3不滿足，則選擇(O - 11)、(001)和(101);若第11小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都不滿足，則選擇(一 1- 10)、(O - 11)和(101)； 若第22小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3滿足，選擇(O - 10),(0 - 11)和(1- 11);若第22小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3不滿足，選擇(O - 11) (1- 11)和(101)； 若第5小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都滿足，選擇(O — 10)、(000)和(001);若第5小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2不滿足、條件3滿足，則選擇(一 1- 10),(0 - 10)和(000);若第5小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2滿足、條件3不滿足，則選擇(000 )、( 001)和(101);若第5小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件2和條件3都不滿足，則選擇(一 I — 10)、(000)和(101)； 其中，條件2為Vdc2 > Vdcl且i。< O ;條件3為Vde2 > Vdcl且ib < O ；Vdcl為連接于所述三電平逆變器的電源正端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第一直流母線電容兩端的電壓差，Vdc2為連接于所述三電平逆變器的電源負(fù)端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第二直流母線電容兩端的電壓差，ib和i。均為所述三電平逆變器的交流側(cè)輸出電流，ib、i。的正方向分別為電流從所述三電平逆變器的B、C相橋臂的輸出端流向負(fù)載的方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三電平電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法，其特征在于，所述依據(jù)所述三電平逆變器中的兩個(gè)直流母線電容兩端的電壓以及交流側(cè)輸出電流的流向，在與所述三個(gè)基本空間矢量相對(duì)應(yīng)的所述三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)中，選擇與所述三個(gè)基本空間矢量對(duì)應(yīng)的三種開關(guān)狀態(tài)，包括: 若第23小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3滿足，選擇(O - 10),(1 - 10)和(1- 11);若第23小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3不滿足，選擇(1- 10)、(I 一 11)和(101); 若第12小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都滿足，選擇(O — 10)、(1- 10)和(100);若第12小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3不滿足、條件I滿足，則選擇(1- 10)、(100)和(101);若第12小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3滿足、條件I不滿足，則選擇(O -1 - 1),(0 - 10)和(1- 10);若第12小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都不滿足，則選擇(O -1 - 1),(1 - 10)和(101)； 若第24小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I滿足，選擇(1- 11)、(1- 10)和(100);若第24小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件I不滿足，選擇(O -1-1) (1-1 -1)和(1- 10)；` 若第6小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都滿足，選擇(O — 10)、(000)和(100);若第6小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3不滿足、條件I滿足，則選擇(000)、(100)和(101);若第6小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3滿足、條件I不滿足，則選擇(O — 1-1)、(O — 10)和(000);若第6小扇區(qū)對(duì)應(yīng)的條件3和條件I都不滿足，則選擇(O — I — I)、(000)和(101)； 其中，條件I為Vdc2 > Vdcl且ia < 0，條件3為Vde2 > Vdcl且ib < O ；Vdcl為連接于所述三電平逆變器的電源正端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第一直流母線電容兩端的電壓差，Vdc2為連接于所述三電平逆變器的電源負(fù)端與直流側(cè)中性點(diǎn)之間的第二直流母線電容兩端的電壓差，1和ib均為所述三電平逆變器的交流側(cè)輸出電流，ia、ib的正方向分別為電流從所述三電平逆變器的A、B相橋臂的輸出端流向負(fù)載的方向。
【文檔編號(hào)】H02M7/487GK103762876SQ201410046246
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】楊勇, 謝門喜, 陶雪慧, 朱彬彬 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)