[发明专利]一种基于载波实现的三电平变流器方波调制方法

权利要求书

1.一种基于载波实现的三电平变流器方波调制方法，其特征在于，所述调制方法根据三相正弦波的幅值，在线计算方波调制时A相功率器件动作的四个角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄，并对A相功率器件动作的四个角度进行最小脉宽约束；通过检测正弦波相角，并将相角与A相功率器件动作的四个角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄进行比较，得到三相调制波；利用三相调制波与同相层叠的三角载波比较得到各功率器件的PWM信号，实现三电平变流器的方波调制；

所述调制方法根据三相正弦波的幅值，在线计算方波调制时A相功率器件动作的四个角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄，并对其进行最小脉宽约束；所述三相正弦波定义如下：

上式中，U_a、U_b和U_c为三相正弦波，M代表标幺后的正弦波幅值，ω为正弦波的角速度，t代表时间；

方波调制时A相功率器件动作的四个角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄的计算方法如下：

上式中，asin为反正弦函数，M代表标幺后的正弦波幅值，θ₁、θ₂、θ₃、θ₄值需限定在0到2π。

2.根据权利要求1所述的基于载波实现的三电平变流器方波调制方法，其特征在于，定义最小脉宽时间为MinP，对A相功率器件动作的四个角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄进行最小脉宽约束的方法如下：

1)判断2×asin(πM/4)≥ω×MinP是否成立，其中，ω为正弦波的角速度，M代表标幺后的正弦波幅值；

2)当上述判断条件成立时，表明θ₁、θ₂、θ₃、θ₄的值满足最小脉宽要求，保持不变；

3)当上述判断条件不成立时，表明θ₁、θ₂、θ₃、θ₄的值不满足最小脉宽要求，需依据下式进行处理：

上式中，MinP代表最小脉宽时间。

3.根据权利要求1所述的基于载波实现的三电平变流器方波调制方法，其特征在于，所述调制方法通过检测正弦波相角并将相角与θ₁、θ₂、θ₃、θ₄进行比较，得到三相调制波；三相调制波的具体确定方法如下：

1)检测正弦波相角，当正弦波相角位于θ₁～θ₂之间时令A相调制波值为2，位于θ₃～θ₄之间时令A相调制波值为-2，位于其余角度区间时令A相调制波值为0，从而得到A相调制波；

2)将A相调制波右移120度得到B相调制波，将A相调制波左移120度得到C相调制波。

4.根据权利要求1所述的基于载波实现的三电平变流器方波调制方法，其特征在于，所述调制方法利用三相调制波与同相层叠的三角载波比较得到各功率器件的PWM信号；其中，同相层叠的三角载波定义如下：

上式中，Carrier1为同相层叠三角载波的上三角载波，Carrier2为同相层叠三角载波的下三角载波，ω为三相正弦波的角速度，t_c对应时间变量，时间变量t_c的值根据时间由0到π/ω变化，具体如下：

对t_c定义中，t代表时间，floor代表向下取整。

5.根据权利要求4所述的基于载波实现的三电平变流器方波调制方法，其特征在于，所述调制方法利用三相调制波与同相层叠的三角载波比较得到各功率器件的PWM信号；定义三电平变流器输出的三个电平状态由高到低分别为P、O、N，则三相调制波与同相层叠的三角载波的具体比较规则如下：

1)当调制波值同时大于同相层叠三角载波的上三角载波Carrier1和同相层叠三角载波的下三角载波Carrier2，控制三电平变流器对应相输出P电平；

2)当调制波值同时小于同相层叠三角载波的上三角载波Carrier1和同相层叠三角载波的下三角载波Carrier2，控制三电平变流器对应相输出N电平；

3)当调制波值小于等于同相层叠三角载波的上三角载波Carrier1且大于同相层叠三角载波的下三角载波Carrier2时，控制三电平变流器对应相输出O电平。