一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到多電平逆變器空間矢量調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，特指一種通用的直接的多電 平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 空間矢量調(diào)制算法具有直流電壓利用率高，諧波畸變率小，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)等優(yōu) 點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于多電平逆變器的調(diào)制。然而隨著多電平逆變器輸出電平數(shù)的增加，空間矢 量調(diào)制算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程中出現(xiàn)了基本矢量數(shù)量以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量的數(shù)量都大大增加，且出現(xiàn) 一個(gè)基本矢量存在多個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量（即冗余開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量），導(dǎo)致等效參考矢量的基本 矢量定位困難，合適的基本矢量對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量的選擇難度更大，最終制約了空間矢 量調(diào)制算法在電平數(shù)大于七的多電平逆變器上的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)目前多電平逆變器空間矢量調(diào)制算法存在的上述問(wèn)題，提出 一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，此算法把三相參考電壓直接映射 到三維直角坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行研宄，直接對(duì)三維直角坐標(biāo)系中的參考電壓進(jìn)行采樣，且把多電 平逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量映射到三維直角坐標(biāo)系中，開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量即基本矢量（不存在傳 統(tǒng)多電平逆變器一個(gè)基本矢量存在多個(gè)不同的開(kāi)關(guān)矢量的問(wèn)題），用逼近參考電壓矢量的 四個(gè)基本矢量合成參考矢量，在一個(gè)采樣周期內(nèi)，在四個(gè)基本矢量組成的小四面體四個(gè)頂 點(diǎn)之間進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)空間矢量調(diào)制算法。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0005] -種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，包括以下步驟：
[0006] 第一步，定義三維空間直角坐標(biāo)系，把三相參考電壓歸一化，并映射到三維直角坐 標(biāo)系中，得到三相電壓的三維空間參考電壓矢量軌跡曲線(xiàn)。
[0007] 第二步，把開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量映射到三維坐標(biāo)系中，開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量分布在以坐標(biāo)原點(diǎn) 為中心、棱長(zhǎng)為（n-1) (n表示多電平逆變器的總電平數(shù)）的立方體內(nèi)的整數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)，即形成 三維直角坐標(biāo)系中的基本矢量，所有基本矢量均位于單位正方體的頂點(diǎn)。
[0008] 第三步，對(duì)三維空間參考電壓軌跡曲線(xiàn)采樣，得到參考矢量V, (a,，b,，c,)，V,表示參 考矢量，（aycj表示?對(duì)應(yīng)的矢量坐標(biāo)（后面出現(xiàn)的Vi(*，*，*)表示相同的概念）。
[0009] 第四步，對(duì)參考矢量tcj的各個(gè)坐標(biāo)分量取向下整得：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其特征在于：把三相電壓 歸一化后直接映射到三維直角坐標(biāo)系中得參考電壓軌跡曲線(xiàn)，并把開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量映射到三 維直角坐標(biāo)系，所得開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量就是對(duì)應(yīng)的基本矢量，所有基本矢量均位于單位正方體 的頂點(diǎn)，確定包含參考矢量的單位正方體，在該單位正方體上尋找四個(gè)合適的基本矢量合 成參考電壓矢量，沿著單位正方體的邊在合成參考電壓矢量的四個(gè)基本矢量之間進(jìn)行切 換。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其特 征在于把三相參考電壓歸一化，并映射到三維直角坐標(biāo)系中，得到三相電壓的三維空間參 考電壓矢量軌跡曲線(xiàn)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其特 征在于把開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量映射到三維坐標(biāo)系中，開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量分布在以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心、棱 長(zhǎng)為（n-l)(n表示多電平逆變器的總電平數(shù)）的立方體內(nèi)的整數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)，即形成三維直角 坐標(biāo)系中的基本矢量，基本矢量均位于單位正方體的頂點(diǎn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其特 征在于對(duì)三維空間參考電壓軌跡曲線(xiàn)采樣，得到參考矢量V,(a,，b,，c,)。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其特 征在于對(duì)參考矢量(aycj的各個(gè)坐標(biāo)分量向下取整得： 式⑴甲tloorW農(nóng)不冋
卜取塋凼數(shù)，SI日」坐稱(chēng)點(diǎn)（a，b，c)和（a+1，b+1，c+1)確定了一個(gè)單位正方體。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其特 征在于分別以a+0. 5、b+0. 5、c+0. 5三個(gè)平面把權(quán)利要求5所得單位正方體分割成8個(gè)八分 之一正方體。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其特 征在于判斷所采樣參考矢量tvq)位于哪個(gè)八分之一正方體中，該八分之一正方體 的一個(gè)與原單位正方體重合的那個(gè)頂點(diǎn)矢量即為第一個(gè)等效的基本矢量％。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其特 征在于計(jì)算參考矢量?相對(duì)于基本矢量Vi各個(gè)分量對(duì)應(yīng)的增量的大小，判斷沿哪個(gè)坐標(biāo) 軸的方向變化量最大，沿哪個(gè)坐標(biāo)軸變化量最小，即可確定另外三個(gè)等效的基本矢量V2、V3、 V4〇
9. 如權(quán)利要求1所述的一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其特 征在于利用伏秒平衡原理，計(jì)算基本矢量％、V2、V3、V4的作用時(shí)間
式⑵中，時(shí)間^&44分別對(duì)應(yīng)基本矢量￥1、￥2、￥ 3、￥4的作用時(shí)間，1^表示采樣周 期。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其 特征在于4個(gè)基本矢量Vi、V2、V3、V4組成小四面體，在Vi、V2、V3、V4之間進(jìn)行切換，切換路徑 為Vi-V2-V3-V4-V3-V2-Vi，即沿著vnv2、v3、v4所在正方體的邊進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn) 七段調(diào)制算法。
11. 如權(quán)利要求1所述的一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法，其 特征在于跟蹤參考矢量的采樣，重復(fù)權(quán)利要求4?權(quán)利要求10,實(shí)現(xiàn)在不同的小四面體之 間進(jìn)行切換，完成三維空間矢量調(diào)制算法。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種通用的直接的多電平逆變器三維空間矢量調(diào)制算法。該算法直接把三相參考電壓歸一化后映射到三維直角坐標(biāo)系中得參考電壓軌跡曲線(xiàn)，并把開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量映射到三維直角坐標(biāo)系中，開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量就是三維直角坐標(biāo)系中的基本矢量，且所有基本矢量位于單位正方體的頂點(diǎn)。對(duì)參考電壓軌跡曲線(xiàn)采樣得參考矢量，確定參考矢量所在單位正方體，并在該單位正方體上尋找四個(gè)基本矢量，利用所得四個(gè)基本矢量合成參考矢量，沿著單位正方體的邊在這四個(gè)基本矢量之間進(jìn)行切換。該算法避免了傳統(tǒng)多電平逆變器一個(gè)基本矢量存在多個(gè)冗余開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量的問(wèn)題，不需要復(fù)雜的坐標(biāo)變換和三角函數(shù)運(yùn)算，簡(jiǎn)化了參考矢量定位，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，適用于任意多電平逆變器。
【IPC分類(lèi)】H02M7-483
【公開(kāi)號(hào)】CN104617799
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510038058
【發(fā)明人】王翠
【申請(qǐng)人】南昌工程學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日