[发明专利]三相三电平VIENNA型整流器的空间矢量脉宽调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及不间断电源（UPS）的三相三电平整流器技术，尤其涉及一种三相三电平VIENNA型整流器的空间矢量脉宽调制方法。

背景技术

随着不间断电源的功率等级越来越高，传统的不间断电源的两电平变换器，由于其存在耐压值低、du/dt（电压对时间的变化率）大、EMI（电磁干扰）大、逆变效率低等缺点，两电平变流器并不适用于高压大功率的不间断电源。而多电平变换器，因其功率容量大、开关频率低、输出谐波含量小等一系列优点，为高压大功率变换器的设计研发开辟了一条新思路。例如：三相三电平VIENNA型整流器电路作为中大功率（输出功率在200kVA以上）不间断电源的整流器主电路拓扑，具有高输入功率因数、开关管数目少、低开关电压应力等优点，具有较高的性价比和较大的市场竞争力。

目前，三相三电平VIENNA型整流器电路的拓扑结构如图1所示，e_a，e_b，e_c是三相交流电压输入，p、n是直流输出端，o点是直流侧电容C1和C2的中点，六个绝缘门极双极型晶体管（IGBT）S_a1、S_b1、S_c1、S_a2、S_b2、S_c2为开关管，这些开关管用于功率因数校正，三个电感L用于储能和滤波，R_l为负载。三相三电平整流器通过矢量控制方法来控制对开关管的开通和关断时间，从而将输入的三相交流电压转化为p、n端输出的直流电压，为负载R_l供电。如中国专利号为200910145279.1公开的一种三电平电路的一种空间矢量脉宽调制控制器及其控制方法，就是通过三电平空间矢量脉宽调制方法（SVPWM）计算出电压矢量u_α和u_β的合成矢量的作用时间，进而通过处理器输出开关管的工作时间控制三相电压的转换。但是，这种三相三电平整流器电路的三电平空间矢量脉宽调制方法，计算仍然较为复杂、处理器的运算量较大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种可减小处理器的运算量、计算较为简单的三相三电平VIENNA型整流器的空间矢量脉宽调制方法。

本发明的目的通过以下技术措施实现：

本发明提供的一种三相三电平VIENNA型整流器的空间矢量脉宽调制方法，包括以下步骤：

（1） 通过电压电流双环控制方法获得在αβ坐标系下的电压矢量u_α和u_β，确定电压矢量u_α和u_β在三相三电平整流器空间矢量图中的区间，进而确定电压矢量u_α和u_β的合成矢量；

（2）采用坐标平移的方法将三相三电平整流器空间矢量图的坐标原点平移至电压矢量u_α和u_β所在的区间，将三电平空间矢量坐标系下的运算，转化为两电平空间矢量坐标系下的运算，进而在两电平空间矢量坐标系下计算出电压矢量u_α和u_β的合成矢量的作用时间。

所述步骤（1）的电压电流双环控制方法包括以下步骤：

A、采样三相输入电压e_a、e_b、e_c和三相输入电流i_a、i_b、i_c，将三相输入电压e_a、e_b、e_c经过PARK变换后，得到实际的电压有功分量e_d和电压无功分量e_q；将三相输入电流i_a、i_b、i_c经过PARK变换后，得到实际的电流有功分量i_d和电流无功分量i_q；