[发明专利]一种双逆变器单SVM简化调制算法

说明书

技术领域

本发明属于逆变器控制技术领域，具体涉及一种双逆变器单SVM简化调制算法。

背景技术

随着现代电力电子技术的发展，逆变器在电动汽车、电动舰船以及可再生能源发电中得到了广泛应用。然而受单个电力电子器件的额定功率限制，逆变器不能满足大功率应用的需求。采用双逆变器串联的拓扑结构除了可获得多电平的控制效果外，还可以提高系统的功率输出。当两电平双逆变器的直流母线电压比值不等时，可获得相当于三电平及以上多电平的控制效果，多电平能降低电流谐波、减小开关器件应力。目前这类双逆变器系统的控制策略主要是根据两直流母线供电电压的比值进行控制，算法复杂。在实际应用中，两直流母线的供电电压比值并非人为可控，因此这类控制方法缺少灵活性。

文献1("Discontinuous Decoupled PWMs for Reduced Current Ripple in a Dual Two-Level Inverter Fed Open-End Winding Induction Motor Drive"K.R.Sekhar et.al,Power Electronics,IEEE Transactions on Power Electronics,2013)将系统中的调制电压矢量均分为两个幅值相等且方向相反的电压矢量，然后分别通过独立的传统SVM(空间矢量调制)算法，来生成各逆变器所需的开关脉冲信号。此时，双逆变器的开关损耗较大。文献2("Two-quadrant clamping inverter scheme for three-level open-end winding induction motor drive"S.Pradabane et.al,Power Electronics,Drives and Energy Systems(PEDES),2014)对双逆变器的开关工作状态进行了深入的研究，提出了两逆变器交替工作在钳位状态的方法，各自运行系统调制电压旋转范围的一半，较大程度地降低了开关损耗。但这种调制算法在调制电压矢量平面的部分区域略显冗余，增加了电流中的谐波含量，而且是基于两直流母线供电电压相等的条件下。

在一个逆变器中应用传统SVM算法，需要对逆变器的三相参考电压进行abc-αβ坐标变换，得到电压矢量的位置角，并根据该角度判断电压矢量所在的扇区，选择与电压矢量位置最近的两个基本电压矢量，再通过三角函数运算得到这两个基本电压矢量各自的作用时间，并计算出逆变器三相各桥臂开关器件在一个采样周期内的导通时间，最后获得各开关器件的开关信号。由于需要进行扇区判断和矢量作用时间计算，涉及到三角函数和无理数计算，因此传统的SVM算法复杂、运算量大，这对数字处理器的运算性能提出了较高的要求，也增加了编程的难度。

于心宁等提出了一种无需坐标变换和扇区判断的两电平SVM简化算法(“两电平空间矢量脉宽调制的简化算法和电压谐波分析方法”，于心宇等，电网技术，2014)，该算法可直接得到三相开关器件在采样周期内的导通时间，从而实现运算过程的简化，与传统的调制方法相比减小了编程难度，提高了运算实时性，有利于数字实现。但这种方法的应用对象是单逆变器，是七段式SVM方法的无扇区实现，并不适用于两个两电平逆变器协同控制的特定场合。

因此，亟需探索一种既能降低逆变器开关频率，又能保证双逆变器在直流母线电压为任意比值的情况下继续有效运行的调制方法，此外，需将对这种调制算法进行简化，省去其扇区判断和复杂运算环节，能够直接得到各个开关器件的导通时间。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种双逆变器单SVM简化调制算法，既能减少双逆变器的开关损耗，又能保证双逆变器在直流母线电压为任意比值的情况下继续有效运行，同时不包含扇区判断和复杂运算环节，直接得到双逆变器各开关管在采样周期内的导通时间。

一种双逆变器单SVM简化调制算法，包括如下步骤：

(1)分别采集两台逆变器INV1和INV2对应的直流母线电压V_dc1和V_dc2；