CN108847776B - 一种五电平变流器的控制方法 - Google Patents

一种五电平变流器的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108847776B
CN108847776B CN201810789517.1A CN201810789517A CN108847776B CN 108847776 B CN108847776 B CN 108847776B CN 201810789517 A CN201810789517 A CN 201810789517A CN 108847776 B CN108847776 B CN 108847776B
Authority
CN
China
Prior art keywords
refβ
vector
ref
level
refα
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810789517.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108847776A (zh
Inventor
宋崇辉
杨明
马羽
刁乃哲
王堃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201810789517.1A priority Critical patent/CN108847776B/zh
Publication of CN108847776A publication Critical patent/CN108847776A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108847776B publication Critical patent/CN108847776B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
    • H02M7/53876—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output based on synthesising a desired voltage vector via the selection of appropriate fundamental voltage vectors, and corresponding dwelling times

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种五电平变流器的控制方法。包括对输入的参考电压矢量做标幺处理获得等效空间矢量Vref；获取第一次原点映射中心位置N，对等效空间矢量Vref进行第一次修正计算，获得等效空间矢量V’ref；获取第二次原点映射中心位置M，对矢量V'ref进行第二次修正计算，获得等效空间矢量V”ref；获取等效空间矢量V”ref所在两电平扇区位置X后，获得静态矢量作用时间Ta、Tb、Tc，获得五电平SVPWM矢量顺序。与现有的五电平计算，本方法可以简化空间矢量，算法简单有效，且该算法不会对五电平空间矢量进行修改，可以应用于五电平变流器空间矢量控制中。

Description

一种五电平变流器的控制方法
技术领域
本发明涉及一种电力电子变流器的调制方法，具体涉及一种五电平变流器的控制方法。
背景技术
近年来，大功率电力变换器被广泛应用于高压大容量交流电机的变频调速、大型风力发电机组的运行控制、区域电网的谐波治理和无功补偿。多电平技术是提高大功率电力变换系统性能指标的关键。大容量电力系统对变换器的容量、电压及绝缘等级、可靠性及容错运行能力、网侧功率因数及谐波含量都有较高的技术指标要求，亟需一种可靠高性能的拓扑结构。
当前，大功率电力变换装置广泛应用多电平技术，多电平逆变器输出电压波形正弦化，谐波含量低，开关损耗小。但随着电平数的增多，开关冗余矢量就会增加，计算量就会变大，算法就更加复杂。
发明内容
为解决传统五电平变流器控制方式空间矢量区域划分难度大，时间计算复杂等一系列弊端，本发明一种五电平变流器的控制方法，包括：
S1、对输入的五电平参考电压矢量做标幺处理获得等效空间矢量Vref(Vrefα,Vrefβ)；
其中，Vrefα、Vrefβ为Vref在α轴和β轴的两个矢量分量，标幺处理基值为所述Vd为五电平逆变器的母线电压；
S2、根据Vref(Vrefα,Vrefβ)获取预先设定的第一次原点映射中心位置N；
S3、对等效空间矢量Vref(Vrefα,Vrefβ)进行第一次修正计算，获得等效空间矢量V′ref(V′refα,V′refβ)，其中，V′refα、V′refβ为V′ref在α轴和β轴的两个矢量分量；
S4、根据V′ref(V′refα,V′refβ)获取预先设定的第二次原点映射中心位置M；
S5、根据第二次原点映射中心位置M对矢量V′ref(V′refα,V′refβ)进行第二次修正计算，获得等效空间矢量V″ref(V″refα,V″refβ)，其中，V″refα、V″refβ为V″ref在α轴和β轴的两个矢量分量；
S6、获取等效空间矢量V″ref(V″refα,V″refβ)所在两电平扇区位置X；
S7、根据两电平扇区位置X获得静态矢量作用时间Ta、Tb、Tc；
S8、根据两电平扇区位置X，利用两电平SVPWM策略，获得五电平SVPWM矢量顺序。
所述步骤S2，根据Vref(Vrefα,Vrefβ)获取预先设定的第一次原点映射中心位置N，包括：
S2a、对等效空间矢量Vrefα、Vrefβ进行反Clark变换获得三相电压矢量Va、Vb、Vc；
其中，获得三相电压矢量Va、Vb、Vc的计算公式为：
S2b、分别判断Va、Vb、Vc是否大于0，获得预先设定的第一次原点映射中心位置N：
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＞0、Vb＜0、Vc＜0，则N＝1；
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＞0、Vb＞0、Vc＜0，则N＝2；
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＜0、Vb＞0、Vc＜0，则N＝3；
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＜0、Vb＞0、Vc＞0，则N＝4；
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＜0、Vb＜0、Vc＞0，则N＝5；
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＞0、Vb＜0、Vc＞0，则N＝6。
所述步骤S3，根据第一次原点映射中心位置N对等效空间矢量Vref(Vrefα,Vrefβ)进行第一次修正计算，获得等效空间矢量V′ref(V′refα,V′refβ)，包括：
若N＝1，则与N＝1匹配的计算公式为：
若N＝2，则与N＝2匹配的计算公式为：
若N＝3，则与N＝3匹配的计算公式为：
若N＝4，则与N＝4匹配的计算公式为：
若N＝5，则与N＝5匹配的计算公式为：
若N＝6，则与N＝6匹配的计算公式为：
所述步骤S4，根据V′ref(V′refα,V′refβ)获取预先设定的第二次原点映射中心位置M，包括：
S4a、对等效空间矢量V′refα、V′refβ进行反Clark变换成的获得三相电压矢量Va'、Vb'、Vc'，其中，获得三相电压矢量Va'、Vb'、Vc'的计算公式为：
S4b、依次判断Va'、Vb'、Vc'是否大于0，获得预先设定的第二次原点映射中心位置M：
若Va'、Vb'、Vc'同时满足：Va'＞0、Vb'＜0、Vc'＜0，则M＝1；
若Va'、Vb'、Vc'同时满足：Va'＞0、Vb'＞0、Vc'＜0，则M＝2；
若Va'、Vb'、Vc'同时满足：Va'＜0、Vb'＞0、Vc'＜0，则M＝3；
若Va'、Vb'、Vc'同时满足：Va'＜0、Vb'＞0、Vc'＞0，则M＝4；
若Va'、Vb'、Vc'同时满足：Va'＜0、Vb'＜0、Vc'＞0，则M＝5；
若Va'、Vb'、Vc'同时满足：Va'＞0、Vb'＜0、Vc'＞0，则M＝6。
所述步骤S5，根据第二次原点映射中心位置M对矢量V′ref(V′refα,V′refβ)进行第二次修正计算，获得等效空间矢量V″ref(V″refα,V″refβ)，包括：
若M＝1，则与M＝1匹配的计算公式为：
若M＝2，则与M＝2匹配的计算公式为：
若M＝3，则与M＝3匹配的计算公式为：
若M＝4，则与M＝4匹配的计算公式为：
若M＝5，则与M＝5匹配的计算公式为：
若M＝6，则与M＝6匹配的计算公式为：
所述步骤S6，获取等效空间矢量V″ref(V″refα,V″refβ)所在两电平扇区位置X，包括：
若同时满足条件：则X＝1；
若同时满足条件：则X＝2；
若同时满足条件：则X＝3；
若同时满足条件：则X＝4；
若同时满足条件：则X＝5；
若同时满足条件：则X＝6。
所述步骤S7，根据两电平扇区位置X获得静态矢量作用时间Ta、Tb、Tc，包括：
若X＝1，则与X＝1匹配的计算公式为：
若X＝2，则与X＝2匹配的计算公式为：
若X＝3，则与X＝3匹配的计算公式为：
若X＝4，则与X＝4匹配的计算公式为：
若X＝5，则与X＝5匹配的计算公式为：
若X＝6，则与X＝6匹配的计算公式为：
其中，TS为采样周期时间。
所述步骤S8，根据两电平扇区位置X，利用两电平SVPWM策略，获得五电平SVPWM矢量顺序，包括，
S8a、根据步骤S6获得的两电平扇区位置X，利用两电平SVPWM策略，将静态矢量作用时间Ta、Tb、Tc分配给等效空间矢量V″ref(V″refα,V″refβ)对应的相邻两电平矢量，获得两电平SVPWM矢量顺序；
S8b、根据步骤S4、步骤S6获得的第一次原点映射值N以及第二次原点映射值M，获得A相、B相、C相的低电平状态、高电平状态数值；
S8c、用A相、B相、C相的低电平状态数值、高电平状态数值分别替换对应的两电平SVPWM矢量中的低电平状态数值、高电平状态数值，获得五电平SVPWM矢量顺序。
所述步骤S8b，根据步骤S4、步骤S6获得的第一次原点映射值N以及第二次原点映射值M，获得A相、B相、C相的低电平状态、高电平状态数值，包括，
查表获得A相、B相、C相的低电平状态、高电平状态数值，其中，A相、B相、C相的低电平状态、高电平状态数值对照表包括：
本发明的有益效果是：与现有的五电平变流器空间矢量计算，本方法可以简化空间矢量，算法简单有效，且该算法不会对五电平空间矢量进行修改，可以应用于五电平空间矢量控制中。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例第一次原点映射中心位置N所在位置示意图；
图2为本发明实施例第二次原点映射中心位置M所在位置示意图；
图3为本发明实施例等效空间矢量Vref(Vrefα,Vrefβ)映射到二电平扇区的空间矢量示意图；
图4为本发明实施例开关序列映射到相应的开关状态示意图；
图5为本发明实施例一种基于两电平的五电平控制方法示意图；
图6为本发明实施例开关状态对应的实际驱动信号示意图；
图7为本发明实施例五电平电压输出波形示意图；
图8为直角坐标系的五电平逆变器空间矢量图；
图9为五电平逆变器邻近三矢量合成示意图；
图10为两电平逆变器空间矢量图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明通过分析五电平逆变器空间矢量图，基于二电平的五电平的简化算法，提出了一种五电平变流器的控制方法。
直角坐标系的五电平逆变器空间矢量图如图8所示。
其中，五电平逆变器共有53＝125种电压空间矢量，独立的电压矢量为1+1*6+2*6+3*6+4*6＝61个，60°区域小三角的个数为1+3+5+7＝16。
61个位置中，1个零矢量位置(正六边形的中心点)包含有5个零矢量，60个非零空间矢量位置包含120个非零空间矢量。利用正六边形空间矢量图，就可以对变流器的输出电压和频率进行控制。
本发明一种五电平变流器的控制方法包括一下步骤：
S1、对输入的五电平参考电压矢量做标幺处理获得等效空间矢量Vref(Vrefα,Vrefβ)；
其中，Vrefα、Vrefβ为Vref在α和β轴的两个矢量分量，标幺处理基值为所述Vd为五电平逆变器的母线电压；
即：
S2、根据Vref(Vrefα,Vrefβ)获取预先设定的第一次原点映射中心位置N；
S2a、对等效空间矢量Vrefα,Vrefβ进行反Clark变换获得三相电压矢量Va、Vb、Vc；
其中，获得三相电压矢量Va、Vb、Vc的计算公式为：
S2b、，分别判断Va、Vb、Vc是否大于0，获得预先设定的第一次原点映射中心位置N：
分别判断Va、Vb、Vc是否大于0，获取Vref(Vrefα,Vrefβ)预先设定的第一次原点映射中心位置N，判断规则如下：
例如，若Va＞0且Vb＜0且Vc＜0，则Vref(Vrefα,Vrefβ)第一次原点映射中心位置N＝1，若Va＞0且Vb＞0且Vc＜0，则第一次原点映射中心位置N＝2。
所述预先设定的第一次原点映射中心位置N如图1所示。
对Vref(Vrefα,Vrefβ)，进行第一次原点映射。
所述原点映射包括，对空间矢量Vref(Vrefα,Vrefβ)的中点平移到预先设定的第一次原点映射中心位置N，预先设定的第一次原点映射中心位置N为平移后的空间矢量V′ref(V′refα,V′refβ)的起点。
S3、对等效空间矢量Vref(Vrefα,Vrefβ)进行第一次修正计算，获得等效空间矢量V′ref(V′refα,V′refβ)；
如图1所示，对Vref(Vrefα,Vrefβ)进行第一次原点映射后，对Vref(Vrefα,Vrefβ)进行修正计算，获得空间矢量Vref(Vrefα,Vrefβ)移动到第一次原点映射中心位置N所需平移的矢量V′ref(V′refα,V′refβ)，计算方法如下：
例如，经步骤S2，获得N＝1，可知V′refβ＝Vrefβ。
S4、根据V′ref(V′refα,V′refβ)获取预先设定的第二次原点映射中心位置M。
S4a、对等效空间矢量V′refα、V′refβ进行反Clark变换成的获得三相电压矢量V′a、Vb'、Vc'，其中，获得三相电压矢量Va'、Vb'、Vc'的计算公式为：
S4b、依次判断Va'、Vb'、Vc'是否大于0，获得预先设定的第二次原点映射中心位置M：
对V′ref(V′refα,V′refβ)，进行第二次原点映射，预先设定的第二次原点映射中心位置M如图2所示。
根据Va'、Vb'、Vc'是否大于0，获得预先设定的第二次原点映射中心位置M：
S5、根据第二次原点映射中心位置M对矢量V′ref(V′refα,V′refβ)进行第二次修正计算，获得等效空间矢量V″ref(V″refα,V″refβ)。
对V′ref(V′refα,V′refβ)进行第二次原点映射后，对空间矢量V′ref(V′refα,V′refβ)进行修正，获得等效空间矢量V″ref(V″refα,V″refβ)，
修正计算方法如下：
例如，当第二次原点映射中心位置M＝1时，V″refβ＝V′refβ。
如图3所示，图3(a)为N＝1时，第一次原点映射，获得等效空间矢量V′ref(V′refα,V′refβ)，图3(b)为M＝1时，第二次原点映射，获得等效空间矢量V″ref(V″refα,V″refβ)。
S6、获取等效空间矢量Vref”(Vrefα”,Vrefβ”)所在两电平扇区位置X。
经过上述两次原点映射后，获得的等效空间矢量Vref”(Vrefα”,Vrefβ”)，落在一个两电平的空间矢量图中。
获取空间矢量Vref”(Vrefα”,Vrefβ”)所在两电平逆变器空间矢量图中两电平扇区位置X，判断规则如下：
例如，当时即可通过上表得到X＝1，X的其他值同样可以通过上表确定。
S7、根据两电平扇区位置X获得静态矢量作用时间Ta、Tb、Tc；
根据SVPWM控制方法，邻近三矢量合成原则，等效电压由三角形的三个顶点的静态矢量V1、V2、V3合成，如图9所示。由空间电压矢量合成的伏秒平衡原则有V1T1+V2T2+V3T3＝VrefTs，且T1+T2+T3＝Ts。
因此，通过步骤S6获得的两电平扇区位置X，按两电平SVPWM方法，获得等效空间矢量V″ref(V″refα,V″refβ)在两电空间矢量图三个静态矢量V1”、V2”、V3”作用时间，Ta*、Tb*、Tc*，计算方法如下：
因V″ref(V″refα,V″refβ)为Vref(Vrefα,Vrefβ)两次映射后的结果，此时，需对V″ref(V″refα,V″refβ)的V″refα，V″refβ分量映射回原始长度，即V″refα，V″refβ需乘以四，因此，映射回原始长度后的三个静态矢量V1”、V2”、V3”的作用时间,Ta、Tb、Tc的计算公式包括：
若X＝1，则与X＝1匹配的计算公式为：
若X＝2，则与X＝2匹配的计算公式为：
若X＝3，则与X＝3匹配的计算公式为：
若X＝4，则与X＝4匹配的计算公式为：
若X＝5，则与X＝5匹配的计算公式为：
若X＝6，则与X＝6匹配的计算公式为：
其中，TS为采样周期时间，即五电平逆变器开关周期。
例如，当N＝1，M＝1，X＝1时， Tc＝Ts-Ta-Tb。其余扇区的作用时间计算方式一样。
S8、根据两电平扇区位置X，利用两电平SVPWM策略，获得五电平SVPWM矢量顺序。
S8a、据步骤S6获得的两电平扇区位置X，利用两电平SVPWM策略，将静态矢量作用时间Ta、Tb、Tc分配给等效空间矢量V″ref(V″refα,V″refβ)对应的相邻两电平矢量，获得两电平SVPWM矢量顺序。
利用两电平SVPWM策略，按七段式SVPWM把Ta、Tb、Tc分配给两电平扇区矢量V″ref(V″refα,V″refβ)对应的三个相邻两电平静态矢量V1”、V2”、V3”。
本实施例采用七段式矢量输出作用顺序，两相邻三角形矢量输出顺序采用正反循环的方法，起始矢量采用小三角形中编号最小的那个矢量。
对Ta、Tb、Tc与采样周期同为TS的等腰三角波进行比较，三角波比Ta大就是1，三角波比Ta小就是0，类似的，Tb,Tc和同一个三角波进行比较，将Ta、Tb、Tc分成七段，获得1到7的七段式矢量输出控制信号Tn，如图4所示，七段式矢量输出中各段作用时间分别为
根据参考矢量与静态矢量相应关系，利用SVPWM策略，对两电平扇区矢量，按七段式SVPWM分配Ta、Tb、Tc分配给各个矢量。如图10所示，
例如，若X＝1，根据两电平矢量图中参考矢量与静态矢量相应关系，利用SVPWM策略，对两电平扇区矢量，按七段式SVPWM分配Ta、Tb、Tc分配给各个矢量，得到000→100→110→111→110→100→000存在于7段开关阀。时间依次为如图4(a)所示。
若X＝4，按七段式SVPWM分配Ta、Tb、Tc分配给各个矢量得到
000→001→011→111→011→001→000存在于7段开关阀。
其中，数值1表示高状态，数值0表示低状态。
S8b、根据步骤S4、步骤S6获得的第一次原点映射值N以及第二次原点映射值M，获得A相、B相、C相的低电平状态、高电平状态数值。
A相、B相、C相的低电平状态、高电平状态数值获得方法通过查表获得，A相、B相、C相的低电平状态、高电平状态数值对照表如下：
若N＝1，M＝1，则A相的低状态数值为3，高状态数值为4；B相的低状态数值为0，高状态数值为1；C相的低状态数值为0，高状态数值为1。
若N＝1，M＝2，则A相的低状态数值为3，高状态数值为4；B相的低状态数值为1，高状态数值为2；A相的低状态数值为0，高状态数值为1。
S8c，用A相、B相、C相的低电平状态数值、高电平状态数值分别替换对应的两电平SVPWM矢量中的低电平状态数值、高电平状态数值，获得五电平SVPWM矢量顺序。
例如，当N＝1，M＝1时A相只有3,4状态，B相只有0,1状态，C相只有0,1状态，因此对于A相而言用高状态4表示1，低状态3表示0，对于B相而言可以用高状态1表示1，低状态0表示0，对于C相而言可以用高状态1表示1，低状态0表示0，这样就可代表空间中的所有状态。
若X＝1，根据步骤S8a获得的两电平矢量顺序
000→100→110→111→110→100→000。
对于PWM1信号，用4将1替换，用3将0替换，对于PWM2和PWM3信号，用1将1替换，用0将0替换，SVPWM的方法逆变器五电平的使用是可以得到对于对互补的PWM开关信号。从而，可以得到五电平SVPWM的矢量顺序：300→400→410→411→410→400→300，如图4(b)所示。
同理，若N＝1，M＝2，若X＝4，
步骤S8a中，七段式SVPWM分配Ta、Tb、Tc分配给各个矢量得到000→001→011→111→011→001→000存在于7段开关阀。
步骤S8b中，当N＝1，M＝2时获得A相只有3,4状态，B相只有1,2状态，C相只有0,1状态。
步骤S8b中，A相用3代替0，4代替1，B相中用1代替0，用2代替1，C相中用0代替0，1代替1，从而，可以得到五电平SVPWM的矢量顺序：
310→321→321→421→321→311→310。
将五电平SVPWM的矢量顺序作用于五电平逆变器。
如图5所示，根据获得的开关序列输出A相、B相、C相驱动信号DAx、DBx、DCx、
例如，当N＝1，M＝1，X＝1时，五电平SVPWM的矢量顺序：300→400→410→411→410→400→300，DAx、分别对应A相的高、低状态驱动信号3或4，DBx、对应B相的高、低状态驱动信号1或0，DCx、对应C相的高、低状态驱动信号1或0。
图6为实际开关管的驱动信号。其他状态表示方法同样如此。这里不再一一介绍。
最后，将实际开关管的驱动信号作用于五电平逆变器，获得的五电平电压波形生成的五电平电压波形如图7所示。
本发明没有使用传统的五电平控制方式空间矢量区域划分大量且复杂的时间计算，通过两电平矢量图，达到对五电平逆变器的控制。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种五电平变流器的控制方法，其特征在于，包括：
S1、对输入的五电平参考电压矢量做标幺处理获得等效空间矢量Vref(Vrefα，Vrefβ)；
其中，Vrefα、Vrefβ为Vref在α轴和β轴的两个矢量分量，标幺处理基值为所述Vd为五电平变流器的母线电压；
S2、根据等效空间矢量Vref(Vrefα，Vrefβ)获取预先设定的第一次原点映射中心位置N；
S3、根据第一次原点映射中心位置N对等效空间矢量Vref(Vrefα，Vrefβ)进行第一次修正计算，获得等效空间矢量V′ref(V′refα，V′refβ)，其中，V′refα、V′refβ为V′ref在α轴和β轴的两个矢量分量；
S4、根据V′ref(V′refα，V′refβ)获取预先设定的第二次原点映射中心位置M；
S5、根据第二次原点映射中心位置M对矢量V′ref(V′refα，V′refβ)进行第二次修正计算，获得等效空间矢量V″ref(V″refα，V″refβ)，其中，V″refα、V″refβ为V″ref在α轴和β轴的两个矢量分量；
S6、获取等效空间矢量V″ref(V″refα，V″refβ)所在两电平扇区位置X；
S7、根据两电平扇区位置X获得静态矢量作用时间Ta、Tb、Tc；
S8、根据两电平扇区位置X，利用两电平SVPWM策略，获得五电平SVPWM矢量顺序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2，根据等效空间矢量Vref(Vrefα，Vrefβ)获取预先设定的第一次原点映射中心位置N，包括：
S2a、对等效空间矢量Vrefα、Vrefβ进行反Clark变换获得三相电压矢量Va、Vb、Vc；
其中，获得三相电压矢量Va、Vb、Vc的计算公式为：
S2b、分别判断Va、Vb、Vc是否大于0，获得预先设定的第一次原点映射中心位置N：
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＞0、Vb＜0、Vc＜0，则N＝1；
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＞0、Vb＞0、Vc＜0，则N＝2；
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＜0、Vb＞0、Vc＜0，则N＝3；
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＜0、Vb＞0、Vc＞0，则N＝4；
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＜0、Vb＜0、Vc＞0，则N＝5；
若Va、Vb、Vc同时满足：Va＞0、Vb＜0、Vc＞0，则N＝6。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3，根据第一次原点映射中心位置N对等效空间矢量Vref(Vrefα，Vrefβ)进行第一次修正计算，获得等效空间矢量V′ref(V″refα，V′refβ)，包括：
若N＝1，则与N＝1匹配的计算公式为：
V′refβ＝Vrefβ-0；
若N＝2，则与N＝2匹配的计算公式为：
若N＝3，则与N＝3匹配的计算公式为：
若N＝4，则与N＝4匹配的计算公式为：
V′refβ＝Vrefβ-0；
若N＝5，则与N＝5匹配的计算公式为：
若N＝6，则与N＝6匹配的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S4，根据V′ref(V′refα，V′refβ)获取预先设定的第二次原点映射中心位置M，包括：
S4a、对等效空间矢量V′refα、V′refβ进行反Clark变换成的获得三相电压矢量V′a、V′b、V′c，
其中，获得三相电压矢量V′a、V′b、V′c的计算公式为：
S4b、依次判断V′a、V′b、V′c是否大于0，获得预先设定的第二次原点映射中心位置M：
若V′a、V′b、V′c同时满足：V′a＞0、V′b＜0、V′c＜0，则M＝1；
若V′a、V′b、V′c同时满足：V′a＞0、V′b＞0、V′c＜0，则M＝2；
若V′a、V′b、V′c同时满足：V′a＜0、V′b＞0、V′c＜0，则M＝3；
若V′a、V′b、V′c同时满足：V′a＜0、V′b＞0、V′c＞0，则M＝4；
若V′a、V′b、V′c同时满足：V′a＜0、V′b＜0、V′c＞0，则M＝5；
若V′a、V′b、V′c同时满足：V′a＞0、V′b＜0、V′c＞0，则M＝6。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S5，根据第二次原点映射中心位置M对矢量V′ref(V′refα，V′refβ)进行第二次修正计算，获得等效空间矢量V″ref(V″refα，V″refβ)，包括：
若M＝1，则与M＝1匹配的计算公式为：
V″refβ＝V′refβ-0；
若M＝2，则与M＝2匹配的计算公式为：
若M＝3，则与M＝3匹配的计算公式为：
若M＝4，则与M＝4匹配的计算公式为：
V″refβ＝V′refβ-0；
若M＝5，则与M＝5匹配的计算公式为：
若M＝6，则与M＝6匹配的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6，获取等效空间矢量V″ref(V″refα，V″refβ)所在两电平扇区位置X，包括：
若同时满足条件：则X＝1；
若同时满足条件：则X＝2；
若同时满足条件：则X＝3；
若同时满足条件：则X＝4；
若同时满足条件：则X＝5；
若同时满足条件：则X＝6。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S7，根据两电平扇区位置X获得静态矢量作用时间Ta、Tb、Vc，包括，
若X＝1，则与X＝1匹配的计算公式为：
Tc＝Ts-Ta-Tb；
若X＝2，则与X＝2匹配的计算公式为：
Tc＝Ts-Ta-Tb；
若X＝3，则与X＝3匹配的计算公式为：
Tc＝Ts-Ta-Tb；
若X＝4，则与X＝4匹配的计算公式为：
Tc＝Ts-Ta-Tb；
若X＝5，则与X＝5匹配的计算公式为：
Tc＝Ts-Ta-Tb；
若X＝6，则与X＝6匹配的计算公式为：
Tc＝Ts-Ta-Tb；
其中，TS为采样周期时间。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S8，根据两电平扇区位置X，利用两电平SVPWM策略，获得五电平SVPWM矢量顺序，包括：
S8a、根据步骤S6获得的两电平扇区位置X，利用两电平SVPWM策略，将静态矢量作用时间Ta、Tb、Vc分配给等效空间矢量V″ref(V″refα，V″refβ)对应的相邻两电平矢量，获得两电平SVPWM矢量顺序；
S8b、根据步骤S4以及步骤S6获得的第一次原点映射值N以及第二次原点映射值M，获得A相、B相、C相的低电平状态以及高电平状态数值；
S8c、用A相、B相、C相的低电平状态数值、高电平状态数值分别替换对应的两电平SVPWM矢量中的低电平状态数值、高电平状态数值，获得五电平SVPWM矢量顺序。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S8b，根据步骤S4、步骤S6获得的第一次原点映射值N以及第二次原点映射值M，获得A相、B相、C相的低电平状态以及高电平状态数值，包括，
查表获得A相、B相、C相的低电平状态、高电平状态数值，其中，A相、B相、C相的低电平状态、高电平状态数值对照表包括：
CN201810789517.1A 2018-07-18 2018-07-18 一种五电平变流器的控制方法 Expired - Fee Related CN108847776B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810789517.1A CN108847776B (zh) 2018-07-18 2018-07-18 一种五电平变流器的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810789517.1A CN108847776B (zh) 2018-07-18 2018-07-18 一种五电平变流器的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108847776A CN108847776A (zh) 2018-11-20
CN108847776B true CN108847776B (zh) 2019-08-23

Family

ID=64197638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810789517.1A Expired - Fee Related CN108847776B (zh) 2018-07-18 2018-07-18 一种五电平变流器的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108847776B (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101814855B (zh) * 2010-04-19 2013-02-27 南京航空航天大学 三电平逆变器中点电位平衡控制系统及控制方法
US8976556B2 (en) * 2012-07-12 2015-03-10 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Space vector modulation for multilevel inverters
CN104883087B (zh) * 2015-05-04 2017-09-22 长安大学 一种多电平逆变器通用脉宽调制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108847776A (zh) 2018-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nagarajan et al. Performance analysis of a novel reduced switch cascaded multilevel inverter
CN105811793B (zh) 基于自取能电源跳频控制的模块化多电平换流器均压方法
CN103633871A (zh) 基于全桥与半桥模块的混合型多电平换流器及其控制方法
CN102654565A (zh) 一种电池模拟方法及模拟器
CN105186898A (zh) 适用于任意电平数单相级联h桥型变换器的简化多电平空间矢量脉宽调制方法及其调制软核
CN102983771A (zh) 一种用于模块化多电平换流器的脉宽调制方法
CN102522910A (zh) 用于三相并网逆变器的混合式svpwm控制方法
CN104868761A (zh) 一种用于三相pwm整流器新型三角波比较控制方法
CN203590069U (zh) 基于全桥与半桥模块的混合型多电平换流器
CN102082523B (zh) 混合控制级联多电平逆变器的控制方法和多电平逆变器
Wang et al. Control strategy for four-leg nine-switch inverter under unbalanced loads
CN106059352B (zh) 降低h/npc变换器开关损耗的三段式svpwm算法
CN108258915A (zh) 一种基于查表法的单相直接交交变频电路及控制方法
CN108847776B (zh) 一种五电平变流器的控制方法
CN205647283U (zh) 一种采用shepwm的多台t型三电平逆变器并联系统
CN102270934A (zh) 一种单级式三相四桥臂矩阵变换器的控制实现方法
CN103427699B (zh) 基于三模态切换的三相逆变器控制方法
CN103457497B (zh) 基于四模态切换的三相逆变器控制方法
CN106130388A (zh) 逆变器空间矢量控制方法及装置
Zhang et al. Research on DC voltage utilization ratio of inverter SHEPWM control method based on immune algorithm
Farokhnia et al. Closed form line to line voltage THD of the cascade multilevel inverter including device voltage drops
CN103944438B (zh) 一种快速的n级多电平逆变器空间矢量调制算法
Ortjohann et al. A novel space vector modulation control strategy for three-leg four-wire voltage source inverters
CN203219187U (zh) 整流级为三相四开关的双pwm变频器及其控制系统
Menshawi et al. Multistage inverters control using surface hysteresis comparators

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190823