[发明专利]三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制方法，具体包括判断参考电压矢量在平面坐标系的投影所在扇区；进一步判断参考电压矢量在空间所在四面体；根据生成的随机数和预先确定的开关频率变化范围确定开关频率，根据伏秒平衡原则计算各基本空间矢量的作用时间；随机分配两个零矢量的作用时间；生成PWM脉冲序列，控制三相四桥臂逆变器各功率管的通断。该方法可以在不增加硬件成本的前提下，有效降低三相四桥臂逆变器输出电压、电流的高次谐波幅值，抑制电磁干扰，提升系统电磁兼容性。

技术领域

本发明涉及三维空间矢量脉宽调制方法和系统，尤其是一种基于三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

近年来，随着我国分布式发电和微网等相关补助政策的落实，储能逆变器作为核心部件将迎来重大发展机遇。单相微源、非线性负载、不平衡负载的存在，使微网成为一个单相-三相混合的复杂供电系统，在这种情况下，必须通过三相四线制网络给混合系统供电，增设一条中线作为负荷的零序电流、基波不平衡电流，以及由非线性负荷引起的谐波电流的通道。

三相四桥臂式最明显的特征是在主电路增加了一组桥臂，增加的第四组桥臂是给零线电流提供通道，可以通过控制第四桥臂产生电流来补偿中线上的零序电流，所以不受直流侧电容的影响。此外，四桥臂结构比三桥臂结构的逆变器控制范围更广，可以产生三个相互独立的电压，所以在不平衡系统中，能够有很好的补偿能力。

三维空间矢量脉宽调制方法可以很好地控制三相四桥臂逆变器输出高质量平衡电压，其调制思路与传统三相三桥臂逆变器相似都是通过确定基本空间电压矢量及其作用时间从而合成参考电压矢量。但是，传统三维空间矢量脉宽调制方法开关频率固定不变，这会导致逆变器输出电压、电流频谱在开关频率及其倍频处聚集大量高次谐波，产生电磁干扰。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提出一种基于三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制方法，以降低电磁干扰，提升系统电磁兼容性。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制方法，包括：

根据参考电压矢量在αβ平面变换后的电压矢量，判断参考电压矢量在αβ平面坐标系的投影所在扇区的编号；根据三相静止坐标系下参考电压的符号关系，确定参考电压矢量在αβγ空间的投影所在四面体的编号，同时确定用于标识参考电压矢量对应的有效基本电压矢量编码；

根据基本电压矢量编码，合成参考电压矢量的基本电压矢量；

根据生成的随机数和预先确定的开关频率变化范围确定开关频率，根据伏秒平衡原则计算各基本空间矢量的作用时间和零矢量的作用时间；

随机分配两个零矢量的作用时间；

根据各基本空间矢量的作用时间和两个零矢量的作用时间，生成PWM脉冲序列，控制三相四桥臂逆变器各功率管的通断。

进一步地，根据参考电压矢量在αβ平面变换后的电压矢量，判断参考电压矢量在αβ平面坐标系的投影所在扇区，包括：

(1)当V_α＜0且V_β＜0时，若则参考电压矢量位于扇区

Ⅳ，否则位于扇区Ⅴ；

(2)当V_α＞0且V_β＞0时，若则参考电压矢量位于扇区Ⅰ，否则位于扇区Ⅱ；

(3)当V_α＜0且V_β＞0时，若则参考电压矢量位于扇区Ⅲ，否则位于扇区Ⅱ；

(4)当V_α＞0且V_β＜0时，若则参考电压矢量位于扇区