[发明专利]抑制共模电压的多相两电平逆变器空间矢量脉宽调制方法

说明书

本发明公开了一种抑制共模电压的多相两电平逆变器空间矢量脉宽调制方法，该方法包括对奇数相两电平逆变器，选择设定个数的相邻大矢量合成虚拟电压矢量；利用合成的虚拟电压矢量将基波子空间均匀划分为多个扇区，根据参考电压矢量所在的扇区，选择扇区两侧的虚拟电压矢量与零矢量合成参考电压矢量；选择方向相反的两个大矢量等占空比合成虚拟零矢量。本发明采用大矢量合成虚拟电压矢量，将CMV抑制到最小；提出的SVPWM方法通用性强，适用于任意奇数相两电平电压源型逆变器；矢量作用时间的计算过程简单，且与相数无关，大大简化了运算复杂度，在数字控制器中实现更加容易。

技术领域

本发明涉及电力电子与电力传动领域中多相逆变器控制系统设计与制造技术领域，具体涉及一种抑制共模电压的多相两电平逆变器空间矢量脉宽调制方法。

背景技术

随着交流传动控制理论的发展，电机摆脱了相数的限制，多相驱动系统在大功率、高可靠性工业应用中得到了广泛研究，相比传统三相驱动系统，多相驱动系统有着以下优点：1）相同的电压电流应力下可以达到更大功率；2）相数冗余增强了控制系统的容错能力；3）转矩脉动小且密度高。

空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)以其电压利用率高，便于数字化实现等特点得到广泛应用。三相SVPWM中参考电压矢量由两个相邻的矢量和一个零矢量合成，其计算简单，易于在数字控制器中实现。随着多相驱动系统的出现，三相SVPWM拓展到了多相SVPWM，但随着相数增大，空间电压矢量的数量呈指数上升，多相SVPWM变得愈加复杂。此外，多相系统还需考虑对低次谐波电流的控制，计算过程更加复杂，增加了实现难度。因此，计算复杂度的简化仍是多相SVPWM关注的主要问题之一。

共模电压(common-mode voltage，CMV)抑制是当前电机驱动系统的研究热点。在共模电压作用下，电机轴上会逐渐积累电荷，当达到一定程度会击穿绝缘的润滑剂，产生轴电流和漏电流，形成共模电磁干扰，影响到系统其它用电设备正常工作；此外共模电压过大会使电机轴电压和轴电流过大，引起电机发热，降低电机寿命。目前降低CMV的方案主要分为两种：一种为基于硬件的方法，采用无源滤波器和特殊电路拓扑来抑制CMV，具有体积大、成本高和可移植性差等缺点；另一种为基于软件的方法，通过设计合适的调制和控制算法达到抑制CMV的目的，无需额外硬件，且应用更加灵活，得到更为广泛的关注和研究。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种抑制共模电压的多相两电平逆变器空间矢量脉宽调制方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种抑制共模电压的多相两电平逆变器空间矢量脉宽调制方法，包括以下步骤：

S1、对奇数相两电平逆变器，选择设定个数的相邻大矢量合成虚拟电压矢量；

S2、利用步骤S1合成的虚拟电压矢量将基波子空间均匀划分为多个扇区，根据参考电压矢量所在的扇区，选择扇区两侧的虚拟电压矢量与零矢量合成参考电压矢量；

S3、选择方向相反的两个大矢量等占空比合成虚拟零矢量。

本方案的有益效果是：本发明采用大矢量合成虚拟电压矢量，将CMV抑制到最小；提出的SVPWM方法通用性强，适用于任意奇数相两电平电压源型逆变器；矢量作用时间的计算过程简单，且与相数无关，大大简化了运算复杂度，在数字控制器中实现更加容易。

进一步地，所述步骤S1具体包括以下分步骤：

S11、对奇数N相两电平逆变器，根据矢量分布规律，将合成矢量各谐波子空间电压分量表示为：