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专利号: 2017106542303
申请人: 南昌工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法,其特征在于,基于两电平空间矢量调制的参考矢量轨迹模型进行矢量调制,所述的两电平空间矢量调制的参考矢量轨迹模型是指基于α′-β′坐标的参考矢量轨迹模型;

将传统空间矢量调制技术所采用的α-β坐标系经过逆时针旋转45°并压缩轴向比例所得到的坐标系即为α′-β′坐标系,有:在α′-β′坐标系中,有:

其中,α′和β′分别表示α′-β′坐标系的横坐标和纵坐标,a、b、c分别表示级联多电平逆变器一级的三相输出电平,a、b、c可以取0和1两个电平,0表示低电平,1表示高电平;

α′-β′坐标系具有7个基本矢量:V0(0,0)或V7(0,0)、V1(1,-1)、V2(1,0)、V3(0,1)、V4(-1,

1)、V5(-1,0)、V6(0,-1),Vj(*,*)表示基本矢量,其中(*,*)表示该基本矢量的坐标;7个基本矢量有1个零矢量V0或V7,6个非零矢量V1、V2、V3、V4、V5和V6;α′-β′坐标系中的6个非零基本矢量构成一个六边形;

两个相邻的非零矢量与零矢量组成一个扇区三角形,其中V1、V2和V0/V7构成扇区I,V2、V3和V0/V7构成扇区II,V3、V4和V0/V7构成扇区III,V4、V5和V0/V7构成扇区IV,V5、V6和V0/V7构成扇区V,V6、V1和V0/V7构成扇区VI;

所述的基于α′-β′坐标的参考矢量轨迹模型由下式表示:

式中,αr′和βr′分别表示α′-β′坐标系中参考电压矢量Vr的坐标值,m表示调制系数,且0<m≤1,m的大小反应了电源电压的利用率,式(3)所述参考矢量轨迹为一个椭圆,当该椭圆内切6个非零基本矢量构成的六边形时,m为1,电源电压的利用率最大,随着调制系数m的减小,椭圆的半径减小,电源电压的利用率减小。

2.根据权利要求1所述的基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法,其特征在于,所述的H桥级联多电平逆变器包括3n个H桥单元,n为每一相H桥的串联级数;

A、B、C三相中,每一相具有n个串联的H桥,串联是指n个H桥的输出侧串联;串联的H桥交流端的一端接A或B或C端,另一端接N点。

3.根据权利要求1所述的基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法,其特征在于,步骤A:判断参考矢量Vr所在扇区:根据公式3所得椭圆形参考电压矢量轨迹,对参考电压矢量进行采样,采样频率为fr,为了满足同步采样的要求,通常采样频率fr是参考电压频率f的整数倍,采样所得参考电压矢量为Vr(αr′,βr′),通过判断参考电压矢量的值确定参考电压矢量所属扇区,具体判断依据如下:如果αr′≥0&&βr′≤0&&(αr′+βr′)>(1+floor(αr′)+floor(βr′)),则参考矢量Vr位于扇区I;

如果αr′≥0&&βr′≥0,则参考矢量Vr位于扇区II;

如果αr′<0&&βr′>0&&(αr′+βr′)>(1+floor(αr′)+floor(βr′)),则参考矢量Vr位于扇区III;

如果αr′<0&&βr′>0&&(αr′+βr′)≤(1+floor(αr′)+floor(βr′)),则参考矢量Vr位于扇区IV;

如果αr′≤0&&βr′≤0,则参考矢量Vr位于扇区V;

如果αr′≥0&&βr′≤0&&(αr′+βr′)≤(1+floor(αr′)+floor(βr′)),则参考矢量Vr位于扇区VI;

其中,&&表示与运算,floor(αr′)、floor(βr′)分别表示对αr′、βr′向下取整。

4.根据权利要求3所述的基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法,其特征在于,还包括步骤B:计算合成参考矢量的基本矢量作用时间:确定参考矢量所在扇区的位置后,即可采用该扇区三角形的三个顶点对应基本矢量合成参考矢量,根据伏秒平衡原理计算合成参考矢量的基本矢量作用时间;

各扇区合成参考矢量的基本矢量作用时间为:

扇区I:t0=Ts(1-αr′),t1=-Tsβr′,t2=Ts(αr′+βr′);

扇区II:t0=Ts(1-αr′-βr′),t2=Tsαr′,t3=Tsβr′扇区III:t0=Ts(1-βr′),t3=Ts(αr′+βr′),t4=-Tsαr′扇区IV:t0=Ts(1+αr′),t4=Tsβr′,t5=-Ts(αr′+βr′)扇区V:t0=Ts(1+αr′+βr′),t5=-Tsαr′,t6=-Tsβr′扇区VI:t0=Ts(1+βr′),t6=-Ts(αr′+βr′),t1=Tsαr′;

其中,t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6分别表示矢量V0(V7)、V1、V2、V3、V4、V5、V6的作用时间,Ts表示参考电压采样周期,TS=1/fr。

5.根据权利要求4所述的基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法,其特征在于,还包括步骤C:确定切换路径以及各基本矢量的作用时间:分配零矢量的作用时间和顺序,根据最小切换的原则(即两个基本矢量间的切换每次只能改变某一相的开关状态),采用七段制调方法确定切换路径。

6.根据权利要求5所述的基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法,其特征在于,还包括步骤D:产生三路PWM信号;

基于步骤B中的计算合成参考矢量的基本矢量作用时间,并由七段调制方法产生三路PWM信号,分别控制第一级各H桥逆变单元的左桥臂,将该三路信号移相180°分别控制第一级各H桥逆变单元的右桥臂,级与级之间相应桥臂的控制信号相位互差π/kn,k表示频率调制比,k=fr/f,其值为参考电压信号采样频率与参考电压信号频率的比值。