[发明专利]一种基于载波比较实现的无偶次谐波SVPWM控制方法

说明书

一种基于载波比较实现的无偶次谐波SVPWM控制方法，通过在三相正弦波V_x上各自叠加零序分量V₀＝(1‑(Vmin+Vmax))/2得到对应三相调制波Vr_x；通过在空间矢量角330度到30度、90度到150度、210度到270度区域使用三相调制波Vr_x与上升沿起始三角载波比较，在剩余角度区域使用三相调制波Vr_x与下降沿起始三角载波比较，可基于载波实现无偶次谐波的SVPWM控制；通过在空间矢量角0度到60度、120度到180度、240度到300度区域使用三相调制波Vr_x与上升沿起始三角载波比较，在剩余角度区域使用三相调制波Vr_x与下降沿起始三角载波比较，可基于载波实现无相电压两级突变且无偶次谐波的SVPWM控制。本控制方法具有计算简单，步骤简洁，容易实现的特点。

技术领域

本发明涉及一种PWM控制方法，尤其涉及一种基于载波比较实现的无偶次谐波SVPWM控制方法。

背景技术

三电平NPC(Neutral Point Clamped)变流器的拓扑如图1所示，相比于两电平拓扑，其每一个开关器件承受的电压应力更小，可以将输出电压增加一倍，并且在相同开关频率下，谐波性能更优越；相比于电容悬浮型多电平拓扑和级联型多电平拓扑，其体积较小、结构简单，且可以通过采用背靠背结构实现能量双向流动。基于以上优点，三电平NPC拓扑被普遍应用于中高压大功率电机的调速场合。

SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)即空间矢量脉宽调制策略，是三电平NPC变流器经常使用的一种控制方法。经典的SVPWM方法基于伏秒原理，即借助三个电压空间矢量与各自作用时间的乘积来合成指令电压V_ref，通过追踪V_ref的运动轨迹来进行调制。三个电压空间矢量的选取依据最近三矢量原则。

三电平NPC变流器在各空间角度区间内的电压空间矢量分布如图2所示。图2中V_A、V_B、V_C分别对应A相、B相、C相相电压。图2中诸如0°、90°等角度代表对应度数的空间角度，即三相输出电压旋转坐标变化后所得到指令电压V_ref与A相相电压之间的夹角，360度空间角度对应一个电压基波周期。图2中诸如POO、OON等变量代表相应的电压空间矢量，其中，P对应图1三电平NPC变流器某相开关器件P₁、P₂导通，O对应图1某相开关器件P₂、P₃导通，N对应图1某相开关器件P₃、P₄导通，如电压空间矢量PNO，对应A相P₁、P₂导通，B相P₃、P₄导通，C相P₂、P₃导通。

SVPWM各电压空间矢量依据其幅值大小可分为零矢量、小矢量、中矢量和大矢量，其中小矢量和零矢量存在冗余状态。小矢量根据三相对应的电平为P电平或N电平可将冗余状态分为P型小矢量和N型小矢量。表1给出了SVPWM各电压空间矢量的类型。

表1三电平NPC变流器各电压空间矢量类型

SVPWM方法在不同空间角度区间内选择不同的电压空间矢量首发对应不同的谐波性能和开关频率。当在不同角度区间内选择的首发电压空间矢量满足半波对称时，对应的SVPWM方法可以使得相电压不含偶次谐波分量，称为无偶次谐波SVPWM方法。半波对称即电压空间矢量在一个基波周期内满足：