[发明专利]双三电平逆变器系统零序电压消除的空间矢量调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变器系统空间矢量调制方法，特别是一种双三电平逆变器系统零序电压消除的空间矢量调制方法。

背景技术

近年来，多电平逆变器的输出电压谐波含量低，对半导体器件的开关应力小，在中、高压大功率的场合得到了越来越广泛的应用。与二极管钳位型、飞跨电容型、H桥级联型逆变器相比，在开关器件数量相等的情况下，由于开绕组异步电机双端级联式逆变器可给负载提供更多的电平数，产生更少的输出电压、电流谐波，所以使得它在多电平逆变器领域和传动领域的应用潜力更为突出。但是此逆变器拓扑结构在单一直流电压源供电时产生的零序电压问题仍然是众多学者研究的热点，其中尤以双两电平和双三电平逆变器的研究为主。针对该问题，有很多关于双两电平和双三电平逆变器零序电压消除的方法和调制策略被提出。

当开绕组异步电机双三电平逆变器工作在单一直流电压源供电模式时，系统内部会形成回路，此时系统会在零序电压的作用下产生很大的零序电流，从而形成系统内部的环流，使电机相电流的谐波含量增加，损害开绕组电机的绝缘，从而影响设备的正常运行，所以需要对系统的零序电压进行抑制，确保系统工作在良好的运行状态。现有的对双三电平逆变器系统零序电压的消除方法主要有以下三种：(1)采用独立的直流电压源给两个三电平逆变器供电，使系统零序电压在系统内部形成不了回路，从而产生不了零序电流；(2)利用统一快速算法和空间电压矢量180°解耦的方法，通过调整零矢量的作用时间，使其在每个开关周期内每个逆变器产生的零序电压平均值为零；(3)当双三电平逆变器工作在单一直流电压源供电模式时，利用交错钳位的方法使得负载三相相电压之和在每个开关周期内的平均值为零。

对以上的这些控制方法进行分析可知，方法(1)采用的独立直流电压源给两个三电平逆变器供电，虽然此时系统的零序电压不为零，系统中存在很大的零序电压，但是由于两个逆变器的直流电压源被隔离，系统内部没有形成回路，所以此时系统的零序电流为0，对系统的运行无影响，但这种方法会增加系统的设备成本，且难以实现电机的四象限运行；方法(2)和方法(3)只是从平均意义上对双三电平逆变器系统的零序电压进行动态消除，逆变器系统中的零序电压的幅值还是很高。

发明内容

本发明的目的是要提供一种双三电平逆变器系统零序电压消除的空间矢量调制方法，实现对双三电平逆变器系统零序电压的瞬时值的消除。

本发明的目的是这样实现的：该空间矢量调制方法为，将参考电压矢量分解为两个大小相等、方向互为60°的等效参考电压矢量，且这两个等效参考电压矢量的幅值为参考电压矢量的幅值的倍，由两个二极管钳位型三电平逆变器分别单独产生，然后利用统一快速算法将这两个等效参考电压矢量相对应的两电平分量转化为各自相应的三相桥臂的假想开关切换时刻以及求出相应的有效作用时间，进而得到两个两电平分量在空间电压矢量调制下的三相桥臂的实际开关切换时刻，最后对这两个两电平分矢量的开关状态进行反修正得到相应的两个等效参考电压矢量的开关状态，完成双三电平逆变器的调制，实现双三电平逆变器系统零序电压的有效消除。

具体实现步骤为：

步骤一：将参考电压矢量U_ref分解为两个大小相等、方向互为60°的等效参考电压矢量U_ref1和U_ref2，且

步骤二：将两个等效参考电压矢量U_ref1和U_ref2的α轴分量U_refα1、U_refα2和β轴分量U_refβ1、U_refβ2利用下式的矩阵变换得到三相静止坐标系abc中的三相分量U_refa1、U_refb1、U_refc1和U_refa2、U_refb2、U_refc2：

其中，x∈(1，2)；

步骤三：根据下表确定两个等效参考电压矢量U_ref1和U_ref2所在三电平空间矢量图中的扇区：