[发明专利]一种基于并联电流源型变流器的空间矢量调制方法

说明书

本发明公开了一种基于并联电流源型变流器空间矢量调制方法，可以同时降低变流器共模电压和实现直流桥臂均流。其方法为：通过克拉克变换建立并联电流源型变流器开关状态电流矢量图，并对电流矢量分类；计算每个电流矢量对应共模电压，挑选共模电压较低的电流矢量用于调制；对每类电流矢量的冗余状态进行分析，指出中矢量和小矢量可以用于直流桥臂均流；由开关矢量根据安秒平衡原理合成参考矢量，再根据桥臂不均流情况和电网电压状态挑选冗余矢量。该方法采用了共模电压比较低的矢量用于合成参考矢量，在每个采样周期用中矢量和小矢量冗余开关状态进行均流控制，可以降低变流器共模电压同时实现并联电流源变流器直流桥臂均流。

技术领域

本发明涉及并联电流源型变流器空间矢量调制，具体涉及一种可以同时降低变流器共模电压及实现直流桥臂电流均流的空间矢量调制方法。

背景技术

变流技术是将电能由直流转变为交流或交流转变为直流的技术，在当今工业应用中扮演着重要的角色。并联电流源型三相全桥逆变器应用非常广泛，其原理是采用开关管来搭建主电路，再配以相应的调制方法，控制开关管的开关状态，使输出电流波形近似正弦。并联电流源变流器空间矢量调制方法的基本原理是将并联电流源型三相全桥变流器十九种PWM电流状态经过坐标变换得到十九种电流矢量，再将三相正弦参考电流经过坐标变换得出参考电流矢量，之后选择十九种电流矢量中若干矢量根据安秒平衡原理合成参考电流矢量，并由此确定各开关管的开关状态。理论推导和实验均表明，空间矢量调制具有直流电流利用率高，谐波特性好等优点。

传统三电平空间矢量调制由于零矢量的作用，变流器的共模电压峰值较高，不利于系统绝缘。采用增加共模电抗器的方法，虽然可以在一定程度降低共模电压的影响，但增加系统体积及成本。另一方面，对于并联电流源型变流器，由于半导体器件通态压降不等、驱动信号有不同延时及直流母线电感参数不一致等原因，会造成两个变流器并联运行时直流桥臂电流不平衡，致使某一变流器过载。而降低共模电压及实现直流电流均衡两个问题相互耦合，往往不能同时满足两个控制目标。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，公开了一种基于并联电流源型变流器的空间矢量调制方法，将开关电流矢量分为大、中、小、零四类，零矢量不用于调制；大矢量没有冗余状态；中矢量共模电压较低其冗余状态可以用于直流电流均流；把小矢量可以分为A类和B类两种，A类小矢量产生共模电压较大不参与调制，B类小矢量产生的共模电压较小其冗余状态可以同时影响四个直流桥臂电流。从而可以在不加共模电抗器或共模电抗器很小的情况下，降低变流器共模电压并同时实现直流电流均衡。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于并联电流源型变流器的空间矢量调制方法，可同时降低变流器共模电压和实现直流桥臂均流，包括以下步骤：

(1)对并联电流源型变流器开关状态对应的三相静止PWM电流进行克拉克变换，把三相静止PWM电流转换为αβ平面上的两相电流矢量；将所述电流矢量按照长度分为大、中、小、零四类矢量；

(2)计算各个电流矢量对应的共模电压，并选择用于调制的电流矢量；

(3)确定中矢量和小矢量的冗余开关状态；

(4)由调制矢量参考角度和调制因数确定调制参考矢量，再由距离调制参考矢量最近的三个静止电流矢量根据安秒平衡原理合成参考矢量，并根据电网电压及桥臂不均流情况确定冗余开关实现直流桥臂均流。

进一步的，步骤(1)中的克拉克变换公式为

其中，i_{wA_sta}、i_{wB_sta}、i_{wC_sta}为三相静止PWM电流，i_{α_sta}(t)、i_{β_sta}(t)为电流空间矢量I的α、β轴分量。

进一步的，步骤(2)具体包括如下步骤：