[发明专利]一种二维坐标系下三相空间矢量快速调制方法

说明书

本发明提供了一种二维坐标系下三相空间矢量快速调制方法，属于电力电子调制技术领域。该方法将传统的三相二维坐标系变换为新型的二维直角坐标系，通过直接检查离原点最近的矢量来得到调制三角形的其余两个矢量，具有极强的扩展性。此外，该方法能提供若干可控因子，因子N能作为优化目标减弱共模电压与选择冗余矢量进行均压；所产的可控开关序列能保证调制三角形内与调制三角形间矢量的平滑过渡以降低系统总体开关频率减少开关损耗以及优化谐波性能；可调节的零矢量占空比亦可优化谐波性能，合成较理想磁链园输出高质量正弦波以及与因子N一样也能确保电压均衡。该方法所具有的功能体现了其优越的应用价值与良好的应用前景。

技术领域

本发明属于电力电子调制技术领域。

背景技术

空间矢量调制技术(SVPWM)是一种建立在空间电压矢量合成概念上的脉宽调制方法,在电力电子调制中已经被广泛应用。它的核心思想就是将变换器的不同开关状态作为基本作用矢量，根据所选择的基本矢量及其特定的作用时间来合成参考电压矢量。相比普通的PWM调制算法，它有很多突出的优点：电压的利用率高,易于数字化实现,输出波形质量好,接近正弦,合理安排空间矢量,可以降低开关频率,减少开关损耗，此外利用SVPWM的冗余矢量可实现多电平变换器电压的平衡，可在算法基础上消除共模电压，可优化谐波特性，成本上大大减少。

目前现有的SVPWM算法有很多种。其中以二维90度坐标系为基础，通过大量乘除法及根号运算进行大扇区，小扇区的判别，在矢量作用时间计算与矢量的分配上仍包含着复杂运算与矢量的罗列，整个过程实现起来及其复杂，非常不易于扩展。随后，基于45度，60度等相关的快速算法陆续提出，该些算法较传统90度算法来讲在扇区判断上进行较大程度的简化，省去复杂计算流程，在实现上进行了较大的简化。但在进行矢量分配上仍需对矢量进行一一罗列，仍然不易于扩展而且该些算法功能单一仅能实现参考电压矢量的基本合成，对优化多电平变换器其他方面的性能没有突出贡献。

发明内容

本发明目的是提供一种二维坐标系下三相空间矢量快速调制方法，它能有效地解决各种三相多电平变换器开关动作顺序的优化，减少开关损耗与谐波输出的技术问题。

具体实现过程如下：

1、一种二维坐标系下三相空间矢量快速调制方法，该方法在二维坐标系下具体实现过程如下：

a、利用简单坐标变化使矢量从二维坐标系映射到新的二维直角坐标系里面：

把三相参考相电压的瞬时值V_a、V_b和V_c中任意两相相减得到新矢量与第三相垂直，形成新的二维直角坐标系：

其中，V_x，V_y为新的二维直角坐标系下的二维参考电压；并计算出新二维直角坐标系下参考电压矢量：

V_ref＝(n-1)[V_a,V_b,V_c]^T (2)

式中，n为变换器的电平数，上标T表示转置矩阵。

假设参考电压矢量在实轴与虚轴的投影为V_ref(x)与V_ref(y)，则参考电压矢量在新的二维直角坐标系下的坐标为

式中，x与y为新二维直角坐标系下参考电压矢量坐标；V_dc为直流链电压；

b、检测离原点最近的调制矢量：

利用新的二维直角坐标系，直接检测调制三角形的三个矢量中离坐标原点最近的矢量所对应的冗余开关状态中最小的一个，剩余的其他开关状态由所检测的开关状态加N产生；