[发明专利]基于三维坐标系的快速三相空间矢量调制方法

摘要

基于三维坐标系的快速三相空间矢量调制方法，属于电力电子技术领域。本发明首先利用简单坐标变化使矢量从二维坐标系映射到三维坐标系里面，再利用三个调制矢量来合成参考电压矢量，三个调制矢量在三维坐标系中构成一个调制三角形，检测调制三角形中检测离原点最近的调制矢量，计算该矢量对应的三相开关状态并映射到三维坐标系中，将参考电压矢量进行缩放使得多电平矢量空间简化为两电平矢量空间；最后计算三相开关状态的占空比并与变换器的三角载波进行比较产生开关驱动信号。本发明仅通过简单的加减法运算就可以实现任意电平输出，具有极强的扩展性；此外，本发明提供了若干可控因子来提高多电平变换器各个方面的性能。

主权项

1.基于三维坐标系的快速三相空间矢量调制方法，适用于三相多电平变换器，其特征在于，所述快速三相空间矢量调制方法包括如下步骤：a、将所述三相多电平变换器输入端的三相电压瞬时值的标幺值Va、Vb和Vc根据公式(1)计算得到三个参考矢量Vab、Vbc和Vca，并以所述三个参考矢量Vab、Vbc和Vca作为x轴、y轴和z轴的变量建立三维坐标系；根据公式(2)计算所述三维坐标系下参考电压矢量Vref；Vref＝(n‑1)[Vab，Vbc，Vca]T     (2)其中n表示所述三相多电平变换器的电平数，T表示转置矩阵；b、利用三个调制矢量来合成所述参考电压矢量Vref，所述三个调制矢量在所述三维坐标系中对应的三个点构成一个调制三角形，根据公式(3)计算所述调制三角形中离所述三维坐标系的原点最近的点表示的调制矢量所对应的三相开关状态(Sa，Sb，Sc)：其中int表示取整函数，&为与函数，表示左右条件需同时满足；剩余的冗余开关状态根据公式(4)计算得到：[N+Sa,N+Sb,N+Sc]T    (4)其中N为正整数且0≤N≤n‑1‑max(Sa，Sb，Sc)，max为取最大值函数；c、根据公式(5)将所述调制三角形中离所述三维坐标系的原点最近的点表示的调制矢量所对应的三相开关状态(Sa，Sb，Sc)映射到所述三维坐标系中：并根据公式(6)得到该映射点矢量OP1：OP1＝Vdc[Sab Sbc Sca]T    (6)其中Vdc表示所述三相多电平变换器的直流链电压；根据公式(7)计算所述三维坐标系的两电平空间参考矢量Vref1：Vref1＝Vref‑OP1    (7)则所述三维坐标系下所述两电平空间参考矢量Vref1的三个参考矢量Vm1、Vn1和Vp1分别为：d、一个调制周期内，所述调制矢量第i相开关状态为Si或Si+1，i为a、b或c任一相，根据所述两电平空间参考矢量Vref1的三个参考矢量Vm1、Vn1和Vp1计算所述调制矢量的开关状态(Sa+1，Sb+1，Sc+1)对应的占空比Da、Db和Dc；当参考矢量Vm1和Vn1均为正数或均为负数时，占空比Da为(1‑Vp1)/2，占空比Db为(1‑Vm1+Vn1)/2，占空比Dc为(1+Vp1)/2；当参考矢量Vm1和Vp1均为正数或均为负数时，占空比Da为(1‑Vm1+Vp1)/2，占空比Db为(1‑Vm1‑Vp1)/2，占空比Dc为(1‑Vn1)/2；当参考矢量Vn1和Vp1均为正数或均为负数时，占空比Da为(1‑Vn1‑Vp1)/2，占空比Db为(1+Vn1+Vp1)/2，占空比Dc为(1‑Vn1+Vp1)/2；e、分别将步骤d计算出的所述调制矢量的每相开关状态对应的占空比与所述三相多电平变换器的三角载波进行比较得到所述三相多电平变换器中每相开关器件驱动信号。