[发明专利]一种基于三电平的五电平简化算法

说明书

技术领域

本发明研究了二极管箝位式五电平逆变器的拓扑结构及其工作原理,主要公开了一种基于三电平的五电平简化算法。 

背景技术

本发明在基于三电平的基础上对五电平空间矢量进行简化处理。 

发明内容

本发明研究了二极管箝位式五电平逆变器的拓扑结构及其工作原理,主要公开了一种基于三电平的五电平简化算法；本发明是在基于三电平的基础上对五电平空间矢量进行简化处理；它主要包括如下步骤：1)将五电平空间矢量图看成是由6个三电平矢量图组成、2)参考矢量的修正、3)三电平扇区矢量的确定、4)三电平扇区划分、5)时间计算、6)时间状态分配。 

进一步的，五电平逆变器的拓扑结构：二极管钳位型五电平变流器的单臂拓扑结构如图1所示，图中C1、C2、C3和C4为直流母线电容，电容电压值均为四分之一直流母线电压。每相桥臂的8个开关功率器件(S1～S8)串联，正常工作时S1和S5、S2和S6、S3和S7，以及S4和S8互补导通，且每种电平都有4个功率开关器件同时导通。VD1、VD2、VD3、VD4、VD5和VD6均为钳位二极管。 

进一步的，五电平逆变器的工作原理：五电平逆变器每相桥臂具有5个工作状态，一共具有5³＝125个工作状态，如果用0，1，2， 3，4分别代表每相桥臂的输出电平1/2V_dc、1/4V_dc、0、-1/4V_dc、-1/2V_dc，则根据空间矢量定义，可以得到五电平逆变器的输出电压空间矢量图，如图2左所示。125个空间电压矢量占据着图中61个位置，其中1个零矢量位置对应于5个冗余矢量，其余60个非零矢量位置对应于120个冗余矢量。图中各矢量位置对应的电压幅值分别为：2/3V_dc，13/6Vdc,1/3Vdc,1/2Vdc,7/6Vdc,]]>1/3Vdc,1/3Vdc,1/6Vdc,0.]]>且由图中可以看出，随着电压矢量幅值的增大，与之对应的冗余电压矢量数量越少。在最外层的正六边形上，各个电压矢量位置的冗余电压矢量仅有一个。 

进一步的，基于三电平的基础上对五电平空间矢量简化的详细步骤如下： 

步骤1)将五电平空间矢量图看成是由6个三电平矢量图组成，如图2。它的基本方法是设空间矢量V_ref与α轴的夹角为θ，三电平矢量图的编号为N，则定义： 

根据V_α,V_β和θ之间的关系式将这个关系式代入定义式中，具体判断N的数值。 

步骤2)参考矢量的修正是根据N值对V_ref进行中点平移，使参 考电压矢量的起点移动到每个小的三电平矢量图的中点。具体平移如表1。平移后，U_dc1＝U_dc/2。 

表1不同N值时的参考电压矢量修正