[发明专利]一种基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法

摘要

本发明公开了一种基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法，针对空间矢量调制算法随着级联单元数的增加，基本矢量大大增加，存在大量的冗余开关状态矢量，开关状态矢量的选择及其作用时间计算极为复杂等问题，本发明基于α′‑β′坐标系，利用移相空间矢量调制策略实现H桥级联多电平逆变器的控制，即用两电平的空间矢量调制方法进行适当的移相实现级联多电平逆变器的控制，将级联多电平逆变器的每一个H桥逆变单元分为左半桥臂和右半桥臂，采用两电平空间矢量调制，获得左半桥臂控制信号，把该信号移相180°作为右半桥臂控制信号，级与级之间相应桥臂的控制信号相位互差π/kn。本调制方法简单，易于实施，且应用扩展性好。

主权项

1.一种基于H桥级联多电平逆变器的移相空间矢量调制方法，其特征在于，基于两电平空间矢量调制的参考矢量轨迹模型进行矢量调制，所述的两电平空间矢量调制的参考矢量轨迹模型是指基于α'‑β'坐标的参考矢量轨迹模型；将传统空间矢量调制技术所采用的α‑β坐标系经过逆时针旋转45°并压缩轴向比例所得到的坐标系即为α'‑β'坐标系，有：在α'‑β'坐标系中，有：其中，α'和β'分别表示α'‑β'坐标系的横坐标和纵坐标，α和β分别表示α‑β坐标系中基本矢量的坐标值，a、b、c分别表示级联多电平逆变器一级的三相输出电平，a、b、c可以取0和1两个电平，0表示低电平，1表示高电平；α'‑β'坐标系具有7个基本矢量：V₀(0,0)或V₇(0,0)、V₁(1,‑1)、V₂(1,0)、V₃(0,1)、V₄(‑1,1)、V₅(‑1,0)、V₆(0,‑1)，V_j(*,*)表示基本矢量，其中(*,*)表示该基本矢量的坐标；7个基本矢量有1个零矢量V₀或V₇，6个非零矢量V₁、V₂、V₃、V₄、V₅和V₆；α'‑β'坐标系中的6个非零基本矢量构成一个六边形；两个相邻的非零矢量与零矢量组成一个扇区三角形，其中V₁、V₂和V₀/V₇构成扇区I，V₂、V₃和V₀/V₇构成扇区II，V₃、V₄和V₀/V₇构成扇区III，V₄、V₅和V₀/V₇构成扇区IV，V₅、V₆和V₀/V₇构成扇区V，V₆、V₁和V₀/V₇构成扇区VI；所述的基于α'‑β'坐标的参考矢量轨迹模型由下式表示：式中，α_r'和β_r'分别表示α'‑β'坐标系中参考电压矢量V_r的坐标值，m表示调制系数，且0＜m≤1，m的大小反应了电源电压的利用率，式(3)所述参考矢量轨迹为一个椭圆，当该椭圆内切6个非零基本矢量构成的六边形时，m为1，电源电压的利用率最大，随着调制系数m的减小，椭圆的半径减小，电源电压的利用率减小；所述的H桥级联多电平逆变器包括3n个H桥单元，n为每一相H桥的串联级数；A、B、C三相中，每一相具有n个串联的H桥，串联是指n个H桥的输出侧串联；串联的H桥交流端的一端接A或B或C端，另一端接N点；步骤A：判断参考矢量V_r所在扇区：根据式(3)所得椭圆形参考电压矢量轨迹，对参考电压矢量进行采样，采样频率为f_r，为了满足同步采样的要求，采样频率f_r是参考电压频率f的整数倍，采样所得参考电压矢量为V_r(α_r',β_r')，通过判断参考电压矢量的值确定参考电压矢量所属扇区，具体判断依据如下：如果α_r'≥0&&β_r'≤0&&(α_r'+β_r')＞(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，则参考矢量V_r位于扇区I；如果α_r'≥0&&β_r'≥0，则参考矢量V_r位于扇区II；如果α_r'＜0&&β_r'＞0&&(α_r'+β_r')＞(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，则参考矢量V_r位于扇区III；如果α_r'＜0&&β_r'＞0&&(α_r'+β_r')≤(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，则参考矢量V_r位于扇区IV；如果α_r'≤0&&β_r'≤0，则参考矢量V_r位于扇区V；如果α_r'≥0&&β_r'≤0&&(α_r'+β_r')≤(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，则参考矢量V_r位于扇区VI；其中，&&表示与运算，floor(α_r')、floor(β_r')分别表示对α_r'、β_r'向下取整。