[发明专利]基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法

说明书

本发明公开了一种基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，通过确定参考矢量所在的大扇区和小扇区，再确定基本矢量以及开关状态，最终形成脉冲信号。此方法将坐标系分为6个大扇区，利用旋转变换将其他5个大扇区的参考矢量定位转化到第Ⅰ大扇区完成，计算量大大减少。与现有技术相比，本发明的方案降低了参考矢量定位的难度，减少了参考矢量定位的计算量；通过S‑K算法快速确定了合成参考矢量的最近三个基本矢量对应的开关状态，通过简单的算法找到了零序电压绝对值最小的开关状态，极大简化了SVM算法的工作量，提高了SVM算法的速度。

技术领域

本发明属于多电平变换器调制领域，涉及一种基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法。

背景技术

空间矢量调制(Space Vector Modulation，简称SVM)算法具有直流电压利用率高、谐波畸变率小、易于数字化实现等优点，被广泛应用于多电平变换器的调制。然而随着多电平变换器输出电平数的增加，空间矢量调制算法实现过程中基本矢量数量以及开关状态的数量都大大增加，导致合成参考矢量的基本矢量定位困难，且由于冗余开关状态大量增加，导致基本矢量对应开关状态的选择难度更大，最终制约了空间矢量调制算法在电平数大于七的多电平变换器上的应用。

因此，有必要设计一种基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM 方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，该方法的脉冲调制简单，易于实施。

发明的技术解决方案如下：

本发明的目的是针对多电平变换器空间矢量调制算法存在的参考矢量定位计算复杂、繁琐以及定位后基本矢量对应开关状态的选择难度更大的问题，提出了基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，此处所述多电平变换器特指H桥级联多电平变换器。此方法将坐标系分为6个大扇区，利用旋转变换将其他5个大扇区的参考矢量定位转化到第Ⅰ大扇区完成，计算量大大减少。在第Ⅰ大扇区，通过使用一组公式快速定位参考矢量，然后利用S-K算法确定合成参考矢量的基本矢量对应的开关状态。该方法极大减少了传统SVM算法的计算量，简化了级联多电平变换器SVM算法，使得SVM算法适用于n级多电平变换器。三相n级多电平变换器拓扑结构如图1所示，图中每一相由n个电压型单相全桥逆变器子模块串联组成(单相全桥逆变器子模块即H桥)，每一个H桥由四个IGBT及反并联二极管组成，H桥并联的电容表明子模块为电压型逆变，且所有子模块的输入电压都相等，用E表示。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，本方法的流程图如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤一：根据SVM算法原理，传统笛卡尔坐标系(简称αβ坐标系)上相电压参考信号u_ra、u_rb、u_rc对应参考矢量V_r(v_rα,v_rβ)的表达式为：

式中，v_rα和v_rβ表示参考矢量V_r对应的坐标分量，相电压参考信号u_ra、u_rb、 u_rc分别为：

式中n表示级联单元数，m表示调制系数，ω表示参考电压信号角频率。

αβ坐标系上基本矢量V(α,β)与开关状态U(a,b,c)的映射函数为：