[发明专利]一种基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法

说明书

本发明公开了一种基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法，针对空间矢量调制算法随着级联单元数的增加，基本矢量大大增加，存在大量的冗余开关状态矢量，开关状态矢量的选择及其作用时间计算极为复杂等问题，本发明基于α′‑β′坐标系，利用移相空间矢量调制策略实现H桥级联多电平逆变器的控制，即用两电平的空间矢量调制方法进行适当的移相实现级联多电平逆变器的控制，将级联多电平逆变器的每一个H桥逆变单元分为左半桥臂和右半桥臂，采用两电平空间矢量调制，获得左半桥臂控制信号，把该信号移相180°作为右半桥臂控制信号，级与级之间相应桥臂的控制信号相位互差π/kn。本调制方法简单，易于实施，且应用扩展性好。

技术领域

本发明属于逆变器调制领域，涉及一种基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法。

背景技术

由于受电力电子器件电压和容量的限制，传统的两电平逆变器通常采用“高-低-高”方式经变压器降压和升压获得高压大功率变换，或采用多个小容量逆变单元经多绕组变压器多重化实现高压大功率变换，这两种高压大功率变流器的系统效率比较低，人们希望利用直接高压逆变技术提高系统效率。因此，基于电力电子器件直接串联和并联的高压大功率两电平逆变技术被研究，然而，由于电力电子器件的特性，串并联电力电子器件对动静态均压、均流的要求非常高，且这种两电平变流器的输出电压谐波含量高，输出滤波器设计复杂，不适合实际应用。基于上述原因，级联多电平逆变技术被广泛应用于高压大功率变流器中。

级联多电平逆变器的调制方法主要分为最近电平调制、载波层叠调制、载波移相调制、空间矢量调制等。级联多电平逆变器空间矢量调制方法与载波调制方法相比，具有谐波特性好、电压利用率高、开关损耗低、便于数字实现等优点。

但空间矢量调制方法随着级联单元数n的增加，基本矢量数量大大增加，且对应一个基本矢量，其存在多个冗余开关状态矢量，开关状态矢量的选择及其作用时间计算极为复杂，开关状态矢量切换路径多样，导致空间矢量调制方法实现困难。

因此，有必要设计一种针对H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法，该基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法调制简单，易于实施，且应用扩展性好。

发明的技术解决方案如下：

一种基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法，基于两电平空间矢量调制的参考矢量轨迹模型进行矢量调制，所述的两电平空间矢量调制的参考矢量轨迹模型是指基于α′-β′坐标的参考矢量轨迹模型；

将传统空间矢量调制技术所采用的α-β坐标系经过逆时针旋转45°并压缩轴向比例所得到的坐标系即为α′-β′坐标系，有：

在α′-β′坐标系中，有：

其中，α′和β′分别表示α′-β′坐标系的横坐标和纵坐标，a、b、c分别表示级联多电平逆变器一级的三相输出电平，a、b、c可以取0和1两个电平，0表示低电平，1表示高电平；