[发明专利]一种基于三电平的五电平简化算法

摘要

本发明主要公开了一种基于三电平的五电平简化算法,是基于三电平的基础上对五电平空间矢量进行简化处理。它主要包括如下步骤：1)将五电平空间矢量图看成是由6个三电平矢量图组成、2)参考矢量的修正、3)三电平扇区矢量的确定、4)三电平扇区划分、5)时间计算法、6)时间状态分配。通过这6个步骤，就可把五电平空间矢量进行简化。本发明的算法直观有效，简化后的五电平算法能够有效保持原始五电平空间矢量的细节，且该算法由于不涉及五电平空间矢量的修改，使得该算法简洁并且有着较好的稳定性，可以有效应用于五电平空间矢量的算法中。

主权项

一种基于三电平的五电平简化算法；本发明是在基于三电平的基础上对五电平空间矢量进行简化处理；通过五电平逆变器的拓扑结构和五电平逆变器的工作原理得到详细的简化步骤，其主要包括如下步骤：1)将五电平空间矢量图看成是由6个三电平矢量图组成，它的基本方法是设空间矢量V_ref与α轴的夹角为θ，三电平矢量图的编号为N，则定义：根据V_α,V_β和θ之间的关系式将这个关系式代入定义式中，具体判断N的数值；2)参考矢量的修正是根据N值对V_ref进行中点平移，使参考电压矢量的起点移动到每个小的三电平矢量图的中点；使平移后，U_dc1＝U_dc/2；3)确定三电平扇区的矢量，将五电平矢量转换到三电平矢量后，可以将三电平矢量图分为6个大扇区，然后设修正后的空间矢量V′_ref与α轴的夹角为θ₁，三电平矢量图扇区的编号为N₁，则定义：根据V_α,V_β和θ之间的关系式将这个关系式代入定义式中，具体判断N1的数值；4)三电平扇区划分是将三电平中的6个扇区细分，每个扇区分为6个小区域，针对N₁＝1进行细分，区域记作N₂；当θ₁≤30°，V′_ref在小区域1或3或5中间；下面依次对此进行具体的判断分析：①.小区域1的判断：考虑V′_ref在30度方向上的投影，在θ₁≤30°下时，若满足将通过约束关系式：V′_β＝V′_refsinθ₁，V′_α＝V′_refcosθ₁，将其进行化简得到的这个关系式时，即可判断N₂＝1；②.小区域5的判断：考虑V′_ref与0A长度的大小，A点位V′_ref于区域3和区域5的分界线的交点。在θ₁≤30°下时，若满足将$\left|\stackrel{\→}{\mathrm{QA}}\right|{\≤V}_{\mathrm{ref}}^{\′}$通过约束关系式：V′_β＝V′_ref sinθ₁，V′_α＝V′_ref cosθ₁，将其进行化简得到的这个关系式时，即可判断N₂＝1；③区域3的判断：在第一扇区30度下，区域3的判断直接用排除法，既不满足$\sqrt{3}{V}_{\mathrm{\α}}^{\′}+V_{\mathrm{\β}}^{\′}\≤\frac{1}{\sqrt{3}}{U}_{\mathrm{dc}1}$也不满足$\sqrt{3}{V}_{\mathrm{\α}}^{\′}-V_{\mathrm{\β}}^{\′}\≥\frac{1}{\sqrt{3}}{U}_{\mathrm{dc}1}$时，则判断参考电压在区域3中间；④当30°≤θ₁≤60°，V′_ref在小区域2或4或6中间；具体判断方法与θ₁≤30°是类似的，其中区域4，通过先确定区域2和6进行排除确定的；⑤当N₁＝2,3,4,5,6时，判断小区域的方法与N₁＝1是类似的；5)时间计算法是判断出参考电压矢量所在的区域后，根据NTV的法则，能够找到合成参考电压矢量的三个基本矢量V₁,V₂,V₃，连同参考电压矢量V′_ref，代入伏秒平衡方程组：$\left\{\begin{array}{c}{T}_1{V}_1+T_2{V}_2+T_3{V}_3=T_S{V}_{\mathrm{ref}}^{\′}\\ T_1+T_2+T_3=T_s\end{array}\right.$解出T₁,T₂,T₃即完成了传统三电平SVPWM算法对基本空间矢量作用时间的计算；根据关系式同理可以求出参考电压矢量在其他区域时，基本矢量的作用时间；6)时间状态分配是采用中心对称的七段式SVPWM波形将基本矢量的作用时间分配给对应的矢量状态，从三电平SVPWM基本空间矢量图可以看出，大矢量和中矢量与开关状态一一对应，短矢量对应2组开关状态，零矢量有3组开关状态；由于在每个采样周期内出现的开关状态中，短矢量对应的开关状态的次数多，因此选用短矢量作为每个采样周期的起始矢量；零矢量可以根据开关状态的作用次序选取。各组开关状态的作用次序要遵循这样的原则：任意一次电压矢量的变化只能有一个桥臂的开关动作，即在二进制矢量表示中，只有一位变化或者没有变化。