CN102355137A - 一种等效空间矢量载波调制多电平变流器控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种等效空间矢量载波调制多电平变流器控制方法，属于变流器控制调节技术领域，对于电平变换器空间矢量等效载波方式，采用重无相移载波进行调制，各重载波间隔为，取标幺值为，得到零序分量统一形式，对三相参考调制波按照有效输出时间进行大小值比较，得出三相参考电压最大值，中间值和最小值，根据三相参考调制波计算零序分量中的直流偏移量，将三相参考调制波和零序分量相加，得到等效空间矢量参考调制波，根据参考电压选择相应的载波进行调制，输出与空间矢量载波调制等效的波形。有益效果是可快速准确的求解零序分量，同时大大简化了计算量，易于实时实现。

Description

一种等效空间矢量载波调制多电平变流器控制方法
技术领域
本发明涉及一种等效空间矢量载波调制多电平变流器控制方法，属于变流器控制调节技术领域。
背景技术
空间矢量SVPWM调制技术从逆变器-电机整体出发，以构造磁链圆为目标进行PWM控制，物理概念清晰明确，可获得良好的控制效果，同时可对开关损耗，输出谐波含量、直流电压利用率等方面做出优化改善。但SVPWM技术需进行扇区判断，矢量选择，和作用时间计算的一系列工作，随着电平数的增多，SVPWM算法的复杂度急剧增大，并不适合于实时计算，目前SVPWM技术只是成功应用于三电平及以下的变换器中。
载波调制通过将三相参考波形和三角载波进行比较输出波形，计算简单，易于实现，但直流电压利用率不高是其主要缺陷，此外采用不同的载波调制方式也会对输出波形质量带来不同的影响。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种等效空间矢量载波调制多电平变流器控制方法，能够准确快速的求解零序分量，易于实时计算且计算量不随电平数增多而增多。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种等效空间矢量载波调制多电平变流器控制方法，包含以下步骤：
（1）对于                                                电平变换器空间矢量等效载波方式，采用
Figure 457067DEST_PATH_IMAGE002
重无相移载波进行调制，各重载波间隔为
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE003
，
式中：
Figure 829143DEST_PATH_IMAGE004
为交直交变换器直流电压；
Figure 899867DEST_PATH_IMAGE001
为交直交变换器输出相电压相对于直流电源中点阶梯数；
（2）取标幺值为
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE005
，则所施加的零序分量
Figure 766323DEST_PATH_IMAGE006
统一形式为：
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE007
式中：
Figure 668420DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 460664DEST_PATH_IMAGE010
为零序分量计算系数；
      
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE011
为三相参考电压最大值；
      
Figure 815422DEST_PATH_IMAGE012
为三相参考电压最小值；
（3）对三相参考调制波按照有效输出时间进行大小值比较，得出三相参考电压最大值
Figure 672520DEST_PATH_IMAGE011
，三相参考电压中间值
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE013
，三相参考电压最小值
Figure 242172DEST_PATH_IMAGE012
；
（4）根据三相参考调制波计算零序分量中的直流偏移量
Figure 208248DEST_PATH_IMAGE014
；
（5）将三相参考调制波和零序分量相加，得到等效空间矢量参考调制波：
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE015
Figure 315881DEST_PATH_IMAGE016
式中：
Figure 711090DEST_PATH_IMAGE018
、和
Figure 72933DEST_PATH_IMAGE020
为等效空间矢量参考调制波；
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE021
、和
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE023
为原始参考调制波；
（6）根据参考电压选择相应的载波进行调制，输出与空间矢量载波调制等效的波形。
本发明的有益效果是：可快速准确的求解零序分量，通过在三相参考波形上叠加零序分量，使得载波调制输出的直流电压利用率、波形畸变率、谐波含量和开关损耗等技术指标和空间矢量调制完全一致，同时大大简化了计算量，易于实时实现。
附图说明
图1为本发明等效空间矢量三电平载波调制示意图；
图2为本发明零序区域划分示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种等效空间矢量载波调制多电平变流器控制方法，包含以下步骤：
（1）对于
Figure 864226DEST_PATH_IMAGE001
电平变换器空间矢量等效载波方式，采用
Figure 63126DEST_PATH_IMAGE002
重无相移载波进行调制，各重载波间隔为，
式中：
Figure 538418DEST_PATH_IMAGE004
为交直交变换器直流电压；
Figure 292747DEST_PATH_IMAGE001
为交直交变换器输出相电压相对于直流电源中点阶梯数；
（2）取标幺值为
Figure 92076DEST_PATH_IMAGE005
，则所施加的零序分量
Figure 615461DEST_PATH_IMAGE006
统一形式为：
Figure 45306DEST_PATH_IMAGE007
式中：
Figure 324147DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 864850DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 570638DEST_PATH_IMAGE010
为零序分量计算系数；
      
Figure 905804DEST_PATH_IMAGE011
为三相参考电压最大值；
      
Figure 447775DEST_PATH_IMAGE012
为三相参考电压最小值；
（3）对三相参考调制波按照有效输出时间进行大小值比较，得出三相参考电压最大值
Figure 526590DEST_PATH_IMAGE011
，三相参考电压中间值
Figure 24567DEST_PATH_IMAGE013
，三相参考电压最小值；
（4）根据三相参考调制波计算零序分量中的直流偏移量；
（5）将三相参考调制波和零序分量相加，得到等效空间矢量参考调制波：
Figure 3259DEST_PATH_IMAGE015
式中：
Figure 798543DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 219160DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 504779DEST_PATH_IMAGE020
为等效空间矢量参考调制波；
Figure 352649DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 277880DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 564505DEST_PATH_IMAGE023
为原始参考调制波；
（6）根据参考电压选择相应的载波进行调制，输出与空间矢量载波调制等效的波形。
如图1所示，在空间矢量等效的双重载波三电平调制方法中，当参考电压为正时，由上层载波调制；为负时由下层载波调制，较小的负参考电压也会产生较长时间的0电平开通时间，因此，在三电平载波调制中，零序分量的施加上和两电平方式有所不同，且不能完全按照空间矢量中的扇区划分方式来进行计算，否则会非常繁杂。本发明采用参考电压区域划分方法，整理出简单的空间矢量等效载波三电平的零序分量表达式，具体方法如下：
将三相参考电压划分为六个区域，如图2所示，区域划分的方法为，在每一区域内，各相参考电压的电平极性保持不变，这样，360度的参考电压可划分为：
区域1：
Figure 891581DEST_PATH_IMAGE024
，
区域2：
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE025
，
区域3：
Figure 490446DEST_PATH_IMAGE026
，
区域4：
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE027
，
区域5：
Figure 965289DEST_PATH_IMAGE028
，
区域6：
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE029
，
在每个区域中，会出现一个和其他两相极性相反的参考电压，在此称为异号项，零序分量在很大程度上由这一相参考电压决定。
在每个区域中，仍需确定三相参考电压的大小顺序以选择
Figure 727709DEST_PATH_IMAGE030
各项来形成零序分量表达式，但在三电平方式中并不是进行简单的大小比较来确定上述各项，比较方式为：
如果该项参考电压为正，则用原值进行比较；如果为负，则用1加上该项参考电压转换为正值进行比较；在根据转换后的各项参考值进行比较产生大小顺序后，将原值按大小顺序代入即可产生。
上述大小比较方法的实质是使在一个调制周期内产生有效开关时间最长的一相参考电压为最大值
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE031
，而开关时间最短的一相为最小值
Figure 722341DEST_PATH_IMAGE032
。
确定三相参考电压的大小顺序后，在每个区域中根据异号项参考电压极性将零序分量分为两种形式：
（1）
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE033
   
Figure 239910DEST_PATH_IMAGE034
If
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 451317DEST_PATH_IMAGE036
If
Figure 2011102920438100002DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 17428DEST_PATH_IMAGE038
If ，
Figure 115834DEST_PATH_IMAGE040
                    
（2）   
Figure 555037DEST_PATH_IMAGE034
If
Figure 942156DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 108695DEST_PATH_IMAGE040
If ，
If
Figure 985274DEST_PATH_IMAGE039
，              
从上式可以看出，零序分量表达式中均包含项，若要实现等效空间矢量的小矢量或零矢量均分策略，则应遵循
Figure 231765DEST_PATH_IMAGE044
的控制策略。
至此，对于任意三相参考调制波，均有确定的零序分量表达式，通过叠加零序分量，可使载波调制输出和空间矢量调制等效的波形，易于实时计算且计算量不随电平数增多而增多。

Claims (1)

1.一种等效空间矢量载波调制多电平变流器控制方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
（1）对于                                                
Figure 2011102920438100001DEST_PATH_IMAGE001
电平变换器空间矢量等效载波方式，采用
Figure 941618DEST_PATH_IMAGE002
重无相移载波进行调制，各重载波间隔为
Figure 2011102920438100001DEST_PATH_IMAGE003
，
式中：为交直交变换器直流电压；
为交直交变换器输出相电压相对于直流电源中点阶梯数；
（2）取标幺值为
Figure 2011102920438100001DEST_PATH_IMAGE005
，则所施加的零序分量
Figure 874436DEST_PATH_IMAGE006
统一形式为：
Figure 2011102920438100001DEST_PATH_IMAGE007
式中：
Figure 797786DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 2011102920438100001DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 33595DEST_PATH_IMAGE010
为零序分量计算系数；
      
Figure 2011102920438100001DEST_PATH_IMAGE011
为三相参考电压最大值；
      
Figure 857326DEST_PATH_IMAGE012
为三相参考电压最小值；
（3）对三相参考调制波按照有效输出时间进行大小值比较，得出三相参考电压最大值
Figure 825282DEST_PATH_IMAGE011
，三相参考电压中间值
Figure 2011102920438100001DEST_PATH_IMAGE013
，三相参考电压最小值；
（4）根据三相参考调制波计算零序分量中的直流偏移量
Figure 695335DEST_PATH_IMAGE014
；
（5）将三相参考调制波和零序分量相加，得到等效空间矢量参考调制波：
Figure 872107DEST_PATH_IMAGE016
Figure 2011102920438100001DEST_PATH_IMAGE017
式中：
Figure 73281DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 2011102920438100001DEST_PATH_IMAGE019
和为等效空间矢量参考调制波；
Figure 2011102920438100001DEST_PATH_IMAGE021
、和为原始参考调制波；
（6）根据参考电压选择相应的载波进行调制，输出与空间矢量载波调制等效的波形。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102832644A (zh) * 2012-08-23 2012-12-19 深圳市四方电气技术有限公司 三相并网逆变器控制系统及方法
CN103986361A (zh) * 2014-05-04 2014-08-13 清华大学 一种两电平变流器的空间矢量脉宽调制方法
CN106953536A (zh) * 2016-06-02 2017-07-14 哈尔滨工程大学 一种多电平正弦脉宽调制方法
CN109660140A (zh) * 2018-10-30 2019-04-19 北方工业大学 一种三电平载波调制方法
CN109921672A (zh) * 2019-02-27 2019-06-21 上海宝准电源科技有限公司 基于双载波和合成调制波的三相逆变器最小开关损耗方法
CN111245279A (zh) * 2020-03-16 2020-06-05 深圳市盈科互动科技有限公司 一种5段式svpwm调制方法
CN111711223A (zh) * 2020-05-13 2020-09-25 许昌开普检测研究院股份有限公司 提高光伏逆变器效率和谐波性能的混合空间矢量调制方法
WO2021183077A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Yildiz Teknik Universitesi A new space vector modulation method for multi-level converters
CN113809946A (zh) * 2021-09-30 2021-12-17 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种防止两电平变流器线电压跳变的方法及装置
CN115765508A (zh) * 2022-11-25 2023-03-07 天津大学 模块化多电平变换器等效空间矢量模型预测控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6185115B1 (en) * 1998-11-17 2001-02-06 Seung Ki Sul Three-phase pulse width modulation method and system for alternating current motor
CN101159424A (zh) * 2007-09-12 2008-04-09 奇瑞汽车有限公司 电机控制中svpwm控制方法及采用该控制方法的控制装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6185115B1 (en) * 1998-11-17 2001-02-06 Seung Ki Sul Three-phase pulse width modulation method and system for alternating current motor
CN101159424A (zh) * 2007-09-12 2008-04-09 奇瑞汽车有限公司 电机控制中svpwm控制方法及采用该控制方法的控制装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴洪洋等: "多电平载波PWM法与SVPWM法之间的本质联系及其应用", 《中国电机工程学报》 *
陶川辉等: "三电平电压空间矢量调制与载波调制关系的研究", 《电气技术》 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102832644B (zh) * 2012-08-23 2014-12-24 深圳市四方电气技术有限公司 三相并网逆变器控制系统及方法
CN102832644A (zh) * 2012-08-23 2012-12-19 深圳市四方电气技术有限公司 三相并网逆变器控制系统及方法
CN103986361A (zh) * 2014-05-04 2014-08-13 清华大学 一种两电平变流器的空间矢量脉宽调制方法
CN103986361B (zh) * 2014-05-04 2017-02-01 清华大学 一种两电平变流器的空间矢量脉宽调制方法
CN106953536A (zh) * 2016-06-02 2017-07-14 哈尔滨工程大学 一种多电平正弦脉宽调制方法
CN106953536B (zh) * 2016-06-02 2019-03-05 哈尔滨工程大学 一种多电平正弦脉宽调制方法
CN109660140B (zh) * 2018-10-30 2021-03-23 北方工业大学 一种三电平载波调制方法
CN109660140A (zh) * 2018-10-30 2019-04-19 北方工业大学 一种三电平载波调制方法
CN109921672A (zh) * 2019-02-27 2019-06-21 上海宝准电源科技有限公司 基于双载波和合成调制波的三相逆变器最小开关损耗方法
CN109921672B (zh) * 2019-02-27 2020-07-03 上海宝准电源科技有限公司 基于双载波和合成调制波的三相逆变器最小开关损耗方法
WO2021183077A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Yildiz Teknik Universitesi A new space vector modulation method for multi-level converters
CN111245279A (zh) * 2020-03-16 2020-06-05 深圳市盈科互动科技有限公司 一种5段式svpwm调制方法
CN111245279B (zh) * 2020-03-16 2021-06-11 深圳市盈科互动科技有限公司 一种5段式svpwm调制方法
CN111711223A (zh) * 2020-05-13 2020-09-25 许昌开普检测研究院股份有限公司 提高光伏逆变器效率和谐波性能的混合空间矢量调制方法
CN111711223B (zh) * 2020-05-13 2023-08-04 许昌开普检测研究院股份有限公司 提高光伏逆变器效率和谐波性能的混合空间矢量调制方法
CN113809946A (zh) * 2021-09-30 2021-12-17 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种防止两电平变流器线电压跳变的方法及装置
CN113809946B (zh) * 2021-09-30 2024-01-30 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种防止两电平变流器线电压跳变的方法及装置
CN115765508A (zh) * 2022-11-25 2023-03-07 天津大学 模块化多电平变换器等效空间矢量模型预测控制方法

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