[发明专利]基于分类算法四桥臂变流器的空间矢量调制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种四桥臂变流器矢量调制方法及装置，特别是一种基于分类算法四桥臂变流器的空间矢量调制方法及装置。

背景技术

四桥臂变流器通过第四桥臂来控制中线电流、处理不平衡和线性畸变问题。电压空间矢量调制是目前广泛采用的一种方法，电压空间矢量调制的英文缩写为SVPWM，从电机的角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形旋转磁场，即正弦磁通。由于四桥臂变流器SVPWM基矢量在空间分布是三维的，应用于四桥臂SVPWM也称之为三维电压空间矢量调制，三维电压空间矢量调制的英文缩写为3D-SVPWM。

SVPWM具有开关频率固定、直流电压利用率高以及控制精度高等优点，在变流器控制中已被广泛应用。四桥臂变流器具有可直接对中性线电流进行控制、使用灵活、直流侧电容电压控制简单、电流输出能力强的优点。在非线。性和不平衡负载供电及三相四线制电力系统的谐波补偿中得到较为广泛的应用。但四桥臂变流器开关状态多，传统3D-SVPWM方法首先通过参考电压矢量                                               与固定的三条直线的关系来判定所在的三棱柱，再根据参考电压矢量在abc坐标系下的幅值来确定所在的四面体；组成该四面体的三个矢量就是合成参考电压矢量的基矢量，其作用时间根据伏秒平衡原理计算得出。其计算过程相当复杂，且其中还包括近似计算，计算效率较低，影响控制的实时性。 

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于分类算法四桥臂变流器的空间矢量调制方法，解决传统三维电压空间矢量调制方法需要较多运算，计算效率较低，影响控制实时性的问题。

本发明的目的是这样实现的：该方法通过以下技术方案实现： 

步骤一、由三相参考电压、、计算出六个中间变量，通过比较网络得出最大和次大的来确定参考电压空间矢量所在三棱柱；

步骤二、对输入信号进行克拉克变换，由αβγ坐标系下参考电压矢量与所在三棱柱内五个平面的关系来确定其所在的四面体；

步骤三、 定义，通过与步骤一中最大和次大的线性组合，计算三个相邻基本电压空间矢量、、的作用时间、、；

步骤四、根据以上结果，对变流器的开关器件进行切换，使四桥臂变流器输出电压与参考电压等效；

所述步骤一中，对三相电压进行线性组合得中间变量，通过式：

得到六个中间变量；

所述步骤二中，通过式：

进行克拉克变换，通过式：

获取分割三棱柱的平面方程；

参考电压矢量在四面体T1内时，所述步骤三中，通过式：

获得四面体T₁三个相邻基本电压空间矢量的作用时间、、，其中，

V_g为直流侧电压，T_s为开关周期；

3D-SVPWM方法实时地输出与参考电压相同的波形，应用到四桥臂有源电力滤波器APF中产生与谐波电流幅值相同，极性相反的补偿电流，从而抵消电源电流中的谐波成分，使电源电流波形为正弦。

四桥臂有源电力滤波器装置，该系统由谐波源、四桥臂有源电力滤波器APF主电路和四桥臂有源电力滤波器APF控制系统三个部分构成；所述的谐波源为带电阻负载的三相不可控整流桥，为模拟三相不平衡，在A相接入电阻负载；所述的有源电力滤波器APF主电路采用四桥臂变流器结构，用的功率开关器件IGBT模块组成四桥臂，在四桥臂后连接缓冲电容电路，缓冲电容电路为电容两串两并，且并联大电阻；所述的四桥臂有源电力滤波器APF控制系统包括信号采集电路、AD转换和驱动信号隔离电路，信号采集电路通过AD转换与驱动信号隔离电路连接，驱动信号隔离电路与有源电力滤波器APF主电路连接。

有益效果，由于采用了上述方案，利用分类算法得到的中间变量来判断参考矢量所在三棱柱，再通过参考矢量在αβγ坐标系上的分量与三棱柱所围平面的关系判断其所在的四面体，直接利用中间变量进行线性组合来求取基矢量作用时间。全部中间过程简化为：计算中间变量、判断其最大值和次大值、对中间变量线性组合，步骤清晰，实现简单，计算效率高，该算法与传统算法相比计算量小，实时性强，能够留出更多的计算时间用于控制算法或提高开关频率，具有较大的理论创新和应用价值。解决了传统3D-SVPWM方法需要较多运算，计算效率较低，影响控制实时性的问题，达到了本发明目的。

优点：