[发明专利]一种电压型三电平中点钳位变流器虚拟空间矢量调制方法

说明书

本发明公开了一种电压型三电平中点钳位变流器虚拟空间矢量调制方法，包括：构成三电平NPC变流器的新型虚拟矢量空间图；确定参考电压矢量v_ref是否在三电平NPC变流器新型虚拟矢量空间图的第一扇区中；判断参考电压矢量v_ref所在的三角形；根据参考电压矢量v_ref所在三角形计算各虚拟矢量的作用时间；根据各虚拟矢量的作用时间计算各实际矢量的作用时间；根据各实际矢量的作用时间计算各三角形中矢量对应的开关状态输出序列；根据各三角形中矢量对应的开关状态输出序列控制电压型三电平中点钳位变流器上各相中各开关的开关状态，完成电压型三电平中点钳位变流器虚拟空间矢量调制，该调制方法能够实现全调制度、全功率因数的直流电容电压波动控制。

技术领域

本发明属于电力电子领域，涉及一种虚拟空间矢量调制方法，具体涉及一种电压型三电平中点钳位变流器虚拟空间矢量调制方法。

背景技术

与传统的两电平变流器相比，三电平NPC变流器具有电压等级高、输送功率大、输出波形畸变率小、电磁干扰低等优点，因而被广泛的应用于电能质量分析、直流输电、超导储能、新能源发电等众多场合。然而，三电平NPC变流器存在直流电容电压不平衡和共模电压(电流)问题，若不对其进行抑制，轻则导致三电平NPC变流器的输出特性变差，逆变侧谐波增加，重则导致系统故障，引发设备和人身安全问题。

近年来，许多学者在三电平NPC变流器的直流电容电压波动和共模电压问题上进行了研究，取得了一些研究成果。在电容电压波动方面，一些论文采用零序分量注入法，将零序分量注入到传统调制策略的参考电压中，取得了一定的效果；一些论文通过合理分配冗余矢量的作用时间，让有益于直流电容电压平衡的矢量的作用时间尽量长，也在一定程度上改善了三电平NPC变流器的直流电容电压的不平衡状况。但以上两大类方法无法实现全调制度和全功率因数的直流电容电压平衡控制，在高调制度、低功率因数区域的控制效果较差。据此，有学者提出了虚拟空间矢量调制策略，较好的实现了全调制度和全功率因数的直流电容电压波动控制。在共模电压方面，有学者基于三电平SPWM策略和三电平SVPWM策略提出了一些相应的共模电压抑制策略，但都无法实现全调制度和全功率因数的直流电容电压波动控制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种电压型三电平中点钳位变流器虚拟空间矢量调制方法，该调制方法能够实现全调制度、全功率因数的直流电容电压波动控制。

为达到上述目的，本发明所述的电压型三电平中点钳位变流器虚拟空间矢量调制方法包括以下步骤：

1)根据载波PWM调制方法得三相调制波；

2)由三相调制波合成参考电压矢量v_ref；

3)构建电压型三电平中点钳位变流器的空间矢量，得27个空间矢量；

4)根据步骤3)得到的27个空间矢量构建若干虚拟矢量，再根据虚拟矢量构成三电平NPC变流器的新型虚拟矢量空间图，所述三电平NPC变流器的新型虚拟矢量空间图由六个扇区组成，其中，每个扇区由虚拟矢量构建的五个三角形组成；

5)建立两相静止坐标系，再将步骤2)得到的参考电压矢量v_ref分解到两相静止坐标系上；

6)确定参考电压矢量v_ref是否在三电平NPC变流器新型虚拟矢量空间图的第一扇区中，当参考电压矢量v_ref不在三电平NPC变流器新型虚拟矢量空间图的第一扇区中时，则采用旋转法将参考电压矢量v_ref移动到三电平NPC变流器新型虚拟矢量空间图的第一扇区中；

7)判断参考电压矢量v_ref所在的三角形；

8)根据参考电压矢量v_ref所在三角形计算各虚拟矢量的作用时间；