[发明专利]一种提高三相四开关容错逆变器直流电压利用率的方法及系统

摘要

本发明公开了一种提高四开关容错逆变器直流电压利用率的方法及系统，其包括：S1、计算并判断直流侧电容电压不平衡系数ε是否为0，是则执行S3，否则执行S2；S2、修正四开关容错逆变器的四个有效电压矢量并分别计算修正后的电压矢量幅值；S3、计算参考电压矢量幅值；S4、基于上述参考电压矢量幅值，计算调制比参数M；S5、对四个电压矢量所构成的复平面进行调制区域划分；S6、分别设定各区所对应的过调制算法，并选择相应的矢量合成对应的补偿电压矢量；S7、计算补偿电压矢量对应的两个有效电压矢量和等效零矢量的作用时间，进而完成PWM调制。本发明提高了所述逆变器的直流电压利用率，同时增大了电磁转矩、降低了输出谐波，且方法简单易于工程实现。

主权项

1.一种提高四开关容错逆变器直流电压利用率的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、计算并判断四开关容错逆变器的直流侧电容电压不平衡系数ε是否为0，是则执行S3，否则执行S2；S2、修正四开关容错逆变器的四个有效电压矢量并分别计算被修正后的四个有效电压矢量各自所对应的电压矢量的幅值后执行S3；S3、计算四开关容错逆变器的参考电压矢量幅值；S4、基于S3中所计算的参考电压矢量幅值，计算用于对有效电压矢量所构成的复平面进行调制区域划分的调制比参数M，所述调制比参数M计算公式如下：其中，|Ur|为参考电压矢量幅值，Udc为直流母线电压；S5、基于所计算的调制比参数M的大小，对四个有效电压矢量所构成的复平面进行调制区域划分，即将其划分为线性调制区、过调制I区、过调制II区和过调制III区；所述线性调制区的范围为0S6、对所划分的过调制I区、过调制II区和过调制III区分别设定各区所对应的过调制算法，并基于各过调制算法合成四开关容错逆变器的实际输出电压矢量或称为补偿电压矢量；其中，所述过调制I区对应的过调制算法为：首先定义过调制I区对应的过调制系数其次对参考电压矢量进行修正，其包括如下：在第一扇区，当参考电压矢量相位在[0,π/3)时，由加权系数为(1‑k₁)的内切圆电压矢量U_rins和加权系数为k₁的四边形边界电压矢量U_rq合成补偿电压矢量当参考电压矢量相位在[π/3,π/2)时，补偿电压矢量保持和参考电压矢量相同，即其中，在第二扇区，当参考电压矢量相位在[π/2,2π/3)，补偿电压矢量保持和参考电压矢量相同；当参考电压矢量相位在[2π/3,π)时，由加权系数为(1‑k₁)的内切圆电压矢量和加权系数为k₁的四边形边界电压矢量合成补偿电压矢量即在第三扇区，当参考电压矢量相位在[π,4π/3)时，由加权系数为(1‑k₁)的内切圆电压矢量U_rins和加权系数为k₁的四边形边界电压矢量U_rq合成补偿电压矢量当参考电压矢量相位在[4π/3,3π/2)时，补偿电压矢量保持和参考电压矢量相同，即在第四扇区，当参考电压矢量相位在[3π/2,5π/3)，补偿电压矢量保持和参考电压矢量相同；当参考电压矢量相位在[5π/3,2π)时，由加权系数为(1‑k₁)的内切圆电压矢量和加权系数为k₁的四边形边界电压矢量合成补偿电压矢量即所述过调制II区对应的过调制算法为：首先定义过调制II区对应的过调制系数其次对参考电压矢量进行修正，其包括如下：在第一扇区，当参考电压矢量相位在[0,π/3)时，补偿电压矢量为四边形边界电压矢量U_rq；当参考电压矢量相位在[π/3,π/2)时，由加权系数为(1‑k₂)的以M₂U_dc/π为半径的圆对应的电压矢量U_rm和加权系数为k₂的四边形边界电压矢量U_rq合成补偿电压矢量即其中，在第二扇区，当参考电压矢量相位在[π/2,2π/3)，由加权系数为(1‑k₂)的以M₂U_dc/π为半径的圆对应的电压矢量和加权系数为k₂的四边形边界电压矢量合成补偿电压矢量当参考电压矢量相位在[2π/3,π)时，补偿电压矢量保持为四边形边界电压矢量，即在第三扇区，当参考电压矢量相位在[π,4π/3)时，补偿电压矢量为四边形边界电压矢量U_rq；当参考电压矢量相位在[4π/3,3π/2)时，由加权系数为(1‑k₂)的以M₂U_dc/π为半径的圆对应的电压矢量U_rm和加权系数为k₂的四边形边界电压矢量U_rq合成补偿电压矢量即在第四扇区，当参考电压矢量相位在[3π/2,5π/3)，由加权系数为(1‑k₂)的以M₂U_dc/π为半径的圆对应的电压矢量和加权系数为k₂的四边形边界电压矢量合成补偿电压矢量当参考电压矢量相位在[5π/3,2π)时，补偿电压矢量保持为四边形边界电压矢量，即所述过调制III区对应的过调制算法为：首先定义过调制III区对应的过调制系数其次对参考电压矢量进行修正，其包括如下：在第一扇区，当参考电压矢量相位在[0,π/3)时，由加权系数为(1‑k₃)的四边形边界电压矢量U_rq和加权系数为k₃的有效电压矢量U_rf合成补偿电压矢量当参考电压矢量相位在[π/3,π/2)时，补偿电压矢量保持为四边形边界电压矢量U_rq，即其中，在第二扇区，当参考电压矢量相位在[π/2,2π/3)，补偿电压矢量保持为四边形边界电压矢量；当参考电压矢量相位在[2π/3,π)时，由加权系数为(1‑k₃)的四边形边界电压矢量和加权系数为k₃的短电压矢量合成补偿电压矢量即其中，在第三扇区，当参考电压矢量相位在[π,4π/3)时，由加权系数为(1‑k₃)的四边形边界电压矢量U_rq和加权系数为k₃的有效电压矢量U_rf合成补偿电压矢量当参考电压矢量相位在[4π/3,3π/2)时，补偿电压矢量保持为四边形边界电压矢量U_rq，即其中，在第四扇区，当参考电压矢量相位在[3π/2,5π/3)，补偿电压矢量保持为四边形边界电压矢量；当参考电压矢量相位在[5π/3,2π)时，由加权系数为(1‑k₃)的四边形边界电压矢量和加权系数为k₃的短电压矢量合成补偿电压矢量即其中，S7、基于伏秒平衡原则计算所合成的补偿电压矢量对应的两个有效电压矢量和等效零矢量的作用时间T1、T2、T0，进而完成对应的PWM调制。