一種用于三相三電平逆變換器電路的空間矢量調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及逆變器控制領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于S相S電平逆變換器電路的空間 矢量調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多電平逆變器適合大容量、高壓的場合，得到了越來越多的應(yīng)用。在多電平逆變器 的多種控制策略中，空間矢量調(diào)制算法具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實 現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點，成為人們關(guān)注的熱點。
[0003] 由于=電平逆變器與傳統(tǒng)兩電平逆變器具有；更適應(yīng)大功率、高電壓的場合；降 低了輸出波形的諧波含量；降低了開關(guān)損耗等優(yōu)點，因此其控制手段也成為了一個熱口課 題。各種PWM方法中，由于SVPWM W瞬時空間矢量為控制量，最適合用于高動態(tài)性能的控制 方法如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。
[0004]傳統(tǒng)的SVPWM(space vector pulse wi化h modulation S相逆變器不同開關(guān)模 式）方法將逆變器的基本電壓矢量組合成空間矢量，基本電壓矢量之間的面積劃分為不同 的扇區(qū)，通過計算參考電壓矢量所在扇區(qū)的基本矢量獲得最終的逆變器開關(guān)器件的驅(qū)動波 形。在兩電平的逆變器中，SVPWM可W分為6個扇區(qū)，8個基本電壓矢量。然而在=電平逆 變器中，SVPWM的電壓矢量為27種，扇區(qū)劃分不僅包括6個大扇區(qū)，每個扇區(qū)還將劃分為4 個小扇區(qū)。該樣的劃分造成實時控制計算量的增加和公式復(fù)雜且難W實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于S相S電平逆變換器電路的空間矢量調(diào)制方法， 采用120°平面坐標(biāo)系，通過坐標(biāo)變換關(guān)系、立相=電平逆變換器電路的輸出參考值特性W 及=相=電平逆變換器電路的電壓矢量關(guān)系式，能夠直接計算出開關(guān)狀態(tài)組合的有效時間 用于控制開關(guān)器件的動作。本發(fā)明提供的調(diào)制方法的計算量相對于現(xiàn)有技術(shù)大大減小、算 法結(jié)構(gòu)簡單、運算效率較傳統(tǒng)=電平SVPWM有很大提高，并能夠有效避免現(xiàn)有技術(shù)的算法 復(fù)雜引起的錯誤率。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] 一種用于S相S電平逆變換器電路的空間矢量調(diào)制方法，其特點是，該方法包 含：
[000引 S1，構(gòu)建120°平面坐標(biāo)系；
[0009] S2,對=相=電平逆變換器電路的輸入電壓在所述步驟S1中建立的120°平面坐 標(biāo)系進(jìn)行計算；
[0010] S3,根據(jù)=相=電平逆變換器電路的輸出參考值特性、所述步驟S1中建立的 120°平面坐標(biāo)系，計算在傳統(tǒng)=電平SVPWM中輸入電壓的基本電壓分量關(guān)系；
[0011] S4,根據(jù)=相=電平逆變換器電路的電壓矢量關(guān)系、所述步驟S3計算的傳統(tǒng)=電 平SVPWM中輸入電壓的基本電壓分量關(guān)系，計算=相=電平逆變器的=相橋臂的作用時 間。
[0012] 優(yōu)選地，所述步驟SI包含如下步驟：
[0013]S1. 1，建立m軸及與m軸呈120°夾角的n軸，使得m軸與n軸在第一象限、第S象 限的夾角均為120°，m軸與n軸在第二象限、第四象限的夾角均為60° ;
[0014]S1. 2,對應(yīng)傳統(tǒng)平面S相坐標(biāo)系中的A，B，C坐標(biāo)軸，m軸與A軸重合，n軸與B軸 重合，也即將傳統(tǒng)平面=相坐標(biāo)系變?yōu)閮上嘧鴺?biāo)系。
[001引優(yōu)選地，所述步驟S2包含如下步驟：
[0016] 將在傳統(tǒng)平面=相坐標(biāo)系中=相=電平逆變換器電路的輸入電壓關(guān)系轉(zhuǎn)換在 120°平面坐標(biāo)系中進(jìn)行計算：
[0017]
【主權(quán)項】
1. 一種用于三相三電平逆變換器電路的空間矢量調(diào)制方法，其特征在于，該方法包 含： Sl，構(gòu)建120°平面坐標(biāo)系； 52, 對三相三電平逆變換器電路的輸入電壓在所述步驟Sl中建立的120°平面坐標(biāo)系 進(jìn)行計算； 53, 根據(jù)三相三電平逆變換器電路的輸出參考值特性、所述步驟Sl中建立的120°平 面坐標(biāo)系，計算在傳統(tǒng)三電平SVPWM中輸入電壓的基本電壓分量關(guān)系； 54, 根據(jù)三相三電平逆變換器電路的電壓矢量關(guān)系、所述步驟S3計算的傳統(tǒng)三電平 SVPWM中輸入電壓的基本電壓分量關(guān)系，計算三相三電平逆變器的三相橋臂的作用時間。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于三相三電平逆變換器電路的空間矢量調(diào)制方法，其特征在 于，所述步驟Sl包含如下步驟： SI. 1，建立m軸及與m軸呈120°夾角的η軸，使得m軸與η軸在第一象限、第三象限的 夾角均為120°，m軸與η軸在第二象限、第四象限的夾角均為60° ; SI. 2,對應(yīng)傳統(tǒng)平面三相坐標(biāo)系中的A，B，C坐標(biāo)軸，m軸與A軸重合，η軸與B軸重合， 也即將傳統(tǒng)平面三相坐標(biāo)系變?yōu)閮上嘧鴺?biāo)系。
3. 如權(quán)利要求2所述的用于三相三電平逆變換器電路的空間矢量調(diào)制方法，其特征在 于，所述步驟S2包含如下步驟： 將在傳統(tǒng)平面三相坐標(biāo)系中三相三電平逆變換器電路的輸入電壓關(guān)系轉(zhuǎn)換在120°平 面坐標(biāo)系中進(jìn)行計算：
其中，Vm，Vn分別為輸入電壓在新建立的坐標(biāo)系m軸與η軸上的坐標(biāo)分量，V A，VB，^為 輸入電壓在傳統(tǒng)平面三相坐標(biāo)系中A，B，C坐標(biāo)軸分量。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于三相三電平逆變換器電路的空間矢量調(diào)制方法，其特征在 于，所述步驟S3包含如下步驟： S3. 1，三相三電平逆變換器電路輸出的參考值在一個脈寬調(diào)制周期內(nèi)的變化范圍為 [-Vdc，Vdc]，則在上述范圍之內(nèi)對輸入電壓VA，VB，V。的求解均符合逆變器的控制要求，也 即： min(VA, VB, Vc) = -Vdc 式（2) 其中，Vd。為三電平逆變器直流側(cè)電壓數(shù)值； S3. 2,根據(jù)所述步驟S2的式（1)、步驟S3. 1中的式（2)，能夠計算得到VA，VB，V。的具體 值。
5. 如權(quán)利要求4所述的用于三相三電平逆變換器電路的空間矢量調(diào)制方法，其特征在 于，所述步驟S3. 2具體如下： 根據(jù)式（1)、式（2)能夠推導(dǎo)出VA，VB，V。的關(guān)系，根據(jù)Vm，Vn的如下情況能夠最終計算 VA，VB，Vc的具體值：
將式（3)計算結(jié)果帶入式（I)，最終計算得VA，VB，V。的具體值。
6.如權(quán)利要求1所述的用于三相三電平逆變換器電路的空間矢量調(diào)制方法，其特征在 于，所述步驟S4包含如下步驟： S4. 1，三相三電平逆變換器電路的電壓矢量滿足如下關(guān)系式：
其中，為當(dāng)前的輸入?yún)⒖茧妷菏噶浚枽叮?ζ，?ζ:為逆變器三相橋臂的電壓矢 量。Tpwm是脈寬調(diào)制周期，T A，TB，Tc分別為三相三電平逆變器三個電壓橋臂的控制時間，橋 臂的控制時間對應(yīng)開關(guān)管的控制時間； S4. 2,根據(jù)所述步驟S4. 1得到脈寬調(diào)制周期Tpwm與三相三電平逆變器三個電壓橋臂的 控制時間TA，TB，Tc的關(guān)系，及所述步驟S3計算獲取的V A，VB，^的具體值，可以根據(jù)如下公 式計算出三相三電平逆變器的三相橋臂作用時間：
S4. 3,根據(jù)所述步驟S4. 2中的式（5)計算獲取的三相橋臂作用時間通過調(diào)制算法轉(zhuǎn)換 為實際器件的驅(qū)動波形。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于三相三電平逆變換器電路的空間矢量調(diào)制方法，采用120°平面坐標(biāo)系，通過坐標(biāo)變換關(guān)系、三相三電平逆變換器電路的輸出參考值特性以及三相三電平逆變換器電路的電壓矢量關(guān)系式，能夠直接計算出三相三電平逆變換器電路的開關(guān)狀態(tài)組合的有效時間，從而用于控制開關(guān)器件的動作。本發(fā)明提供的調(diào)制方法的計算量相對于現(xiàn)有技術(shù)大大減小、算法結(jié)構(gòu)簡單、運算效率較傳統(tǒng)三電平SVPWM有很大提高，并能夠有效避免現(xiàn)有技術(shù)的算法復(fù)雜引起的錯誤率。
【IPC分類】H02M7-5387, H02M7-483
【公開號】CN104753376
【申請?zhí)枴緾N201510171046
【發(fā)明人】李丹, 鄭洪濤
【申請人】上海兆能電力電子技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月10日