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专利号: 2020112326943
申请人: 东北电力大学
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:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三相二极管钳位型三电平双输出逆变器的载波PWM调制方法,它包括:由20个功率开关器件和12个二极管组成的逆变器,每一相桥臂由6个功率开关Sx1~Sx6和4个二极管Dx7~Dx10组成,其中x∈{a,b,c},逆变器中点与两个功率开关So1、So2连接,分别控制两组逆变器中点电压O的输出;逆变器的三相桥臂的输出端分别与两组三相负载相连,分别称为逆变器1和逆变器2,能够实现两组三相交流电的输出;其特征是,还包括以下内容:

1)逆变器1、逆变器2在一个开关周期内交替工作,各工作1/2周期;逆变器1处于工作状态时,功率开关Sx5、Sx6、So1处于导通状态,功率开关So2处于关断状态,控制功率开关Sx1~Sx4的导通和关断状态,使逆变器1输出三种电压,分别是+Ud/2、0、‑Ud/2;逆变器2处于工作状态时,功率开关Sx1、Sx2、So2处于导通状态,功率开关So1处于关断状态,控制功率开关Sx3~Sx6的导通和关断状态,使逆变器2输出三种电压,分别是+Ud/2、0、‑Ud/2;

2)定义不同开关导通情况所对应的开关状态,逆变器1输出的三种电压+Ud/2、0、‑Ud/2分别定义为状态P、O、N,逆变器2输出的三种电压+Ud/2、0、‑Ud/2分别定义为状态P*、O*、N*;

* *

根据逆变器1、逆变器2各自所定义的状态,定义OOO、PPP、NNN为逆变器1的零矢量;定义OO* * * * * * *

O、P PP 、NNN 为逆变器2的零矢量;定义POO、OON、OPO、NOO、OOP、ONO为逆变器1的正小矢* * * * * * * * * * * * * * * * * *量;定义P OO 、O O N、O P O 、NO O 、O OP 、O NO 为逆变器2的正小矢量;定义PPO、NON、* * * * * * * * * * * * * * * * * *OPP、NNO、POP、ONN为逆变器1的负小矢量;定义P PO、NO N、OP P、NNO 、PO P、ONN 为* * * *

逆变器2的负小矢量;定义PON、OPN、NPO、NOP、ONP、PNO为逆变器1的原中矢量;定义PON 、O* * * * * * * * * * * * * *PN、N PO、NOP 、ONP、P NO为逆变器2的原中矢量;定义PNN、PPN、NPN、NPP、NNP、PNP为* * * * * * * * * * * * * * * * * *逆变器1的大矢量;定义PNN、PPN、NPN、NPP、NNP、PNP为逆变器2的大矢量;

3)分别给出逆变器1、逆变器2的空间矢量图,以虚拟空间矢量调制为基础,将每组逆变器划分为6个大扇区,分别定义为A1~F1,A2~F2,每个大扇区分为5个小扇区,分别定义为A11~F15,A21~F25,并根据新定义的状态标注好各个矢量对应的状态;定义OOO、PPP、为零矢量,

4)根据逆变器1、逆变器2虚拟空间矢量图,按式(1)~式(10)分别计算各自工作周期内的占空比;当每组逆变器参考电压矢量位于各个大区第1小区,占空比公式为式(1)、式(6);

当每组逆变器参考电压矢量位于各个大区第2小区,占空比公式为式(2)、式(7);当每组逆变器参考电压矢量位于各个大区第3小区,占空比公式为式(3)、式(8);当每组逆变器参考电压矢量位于各个大区第4小区,占空比公式为式(4)、式(9);当每组逆变器参考电压矢量位于各个大区第5小区,占空比公式为式(5)、式(10);占空比式(1)~式(10)为:式(1)~式(10)中,有n∈{1,2,3,4,5,6},且当n=6时,令n+1=1;d11,d12,d13为逆变器1在每个小扇区所对应的三个有效矢量的占空比,d21,d22,d23为逆变器2在每个小扇区所对应的三个有效矢量的占空比;V10、V20分别为逆变器1、逆变器2的零矢量;V1Ln、V2Ln分别为逆变器1、逆变器2的大矢量;V1Sn、V2Sn分别为逆变器1、逆变器2的虚拟小矢量,由一个正小矢量和一个负小矢量各占二分之一合成;V1Mn、V2Mn分别为逆变器1、逆变器2的虚拟中矢量,由两个正小矢量和原中矢量各占三分之一合成;

5)根据载波调制的对称特性,列出一个完整开关周期内双输出逆变器的开关状态排列;在前1/2周期内,逆变器1先工作1/4周期,紧接着逆变器2工作1/4周期;后1/2周期,逆变器2先工作1/4周期,紧接着逆变器1工作1/4周期;

6)根据步骤5)得到的开关状态排列及各个状态对应的作用时间,与载波相结合,计算出相应的调制波;

* * * * *

1当某一相开关状态排列为NOOOPNOOOP时,调制波为式(11):* * * * *

2当某一相开关状态排列为OOOPPOOOPP时,调制波为式(12):* * * * *

3当某一相开关状态排列为NNOOONNOOO时,调制波为式(13):在式(11)~式(13)中,uSx1、uSx2、uSx5、uSx6分别为某一相桥臂的功率开关Sx1、Sx2、Sx5、Sx6所对应的调制波,umax1、umid1、umin1和umax2、umid2、umin2如式(14)、式(15)所示:其中,ua‑ref1、ub‑ref1、uc‑ref1分别为逆变器1三相各自的参考电压,ua‑ref2、ub‑ref2、uc‑ref2分别为逆变器2三相各自的参考电压;

7)根据步骤6)得到调制波为一条与载波横轴平行的直线,将这条直线与载波作比较,在直线与载波的交点做垂线,这条垂线对应着开关导通与关断的转换时刻,以此得到每相功率开关Sx1、Sx2、Sx5、Sx6的驱动信号;

8)每相功率开关Sx3、Sx4的驱动信号可以通过以下逻辑获得:

9)根据电路的工作原理以及载波调制时各组逆变器的工作情况,确定功率开关So1、So2的导通状态并以脉冲信号直接给出所需的驱动信号;

10)根据步骤1)~步骤9)能够获得双输出逆变器20个功率开关的驱动信号,以此完成载波调制,使电路输出两组三相对称的交流电压。