CN112803809B

CN112803809B - 基于s-k快速确定基本矢量的多电平变换器svm方法

Info

Publication number: CN112803809B
Application number: CN202110133184.9A
Authority: CN
Inventors: 李常学; 王翠; 段万政; 曾文军; 王沄禾; 欧阳俊铭; 李泽军
Original assignee: Nanchang Institute of Technology
Current assignee: Nanchang Institute of Technology
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: CN112803809A

Abstract

本发明公开了一种基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，通过确定参考矢量所在的大扇区和小扇区，再确定基本矢量以及开关状态，最终形成脉冲信号。此方法将坐标系分为6个大扇区，利用旋转变换将其他5个大扇区的参考矢量定位转化到第Ⅰ大扇区完成，计算量大大减少。与现有技术相比，本发明的方案降低了参考矢量定位的难度，减少了参考矢量定位的计算量；通过S‑K算法快速确定了合成参考矢量的最近三个基本矢量对应的开关状态，通过简单的算法找到了零序电压绝对值最小的开关状态，极大简化了SVM算法的工作量，提高了SVM算法的速度。

Description

基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法

技术领域

本发明属于多电平变换器调制领域，涉及一种基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法。

背景技术

空间矢量调制(Space Vector Modulation，简称SVM)算法具有直流电压利用率高、谐波畸变率小、易于数字化实现等优点，被广泛应用于多电平变换器的调制。然而随着多电平变换器输出电平数的增加，空间矢量调制算法实现过程中基本矢量数量以及开关状态的数量都大大增加，导致合成参考矢量的基本矢量定位困难，且由于冗余开关状态大量增加，导致基本矢量对应开关状态的选择难度更大，最终制约了空间矢量调制算法在电平数大于七的多电平变换器上的应用。

因此，有必要设计一种基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM 方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，该方法的脉冲调制简单，易于实施。

发明的技术解决方案如下：

本发明的目的是针对多电平变换器空间矢量调制算法存在的参考矢量定位计算复杂、繁琐以及定位后基本矢量对应开关状态的选择难度更大的问题，提出了基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，此处所述多电平变换器特指H桥级联多电平变换器。此方法将坐标系分为6个大扇区，利用旋转变换将其他5个大扇区的参考矢量定位转化到第Ⅰ大扇区完成，计算量大大减少。在第Ⅰ大扇区，通过使用一组公式快速定位参考矢量，然后利用S-K算法确定合成参考矢量的基本矢量对应的开关状态。该方法极大减少了传统SVM算法的计算量，简化了级联多电平变换器SVM算法，使得SVM算法适用于n级多电平变换器。三相n级多电平变换器拓扑结构如图1所示，图中每一相由n个电压型单相全桥逆变器子模块串联组成(单相全桥逆变器子模块即H桥)，每一个H桥由四个IGBT及反并联二极管组成，H桥并联的电容表明子模块为电压型逆变，且所有子模块的输入电压都相等，用E表示。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，本方法的流程图如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤一：根据SVM算法原理，传统笛卡尔坐标系(简称αβ坐标系)上相电压参考信号u_ra、u_rb、u_rc对应参考矢量V_r(v_rα,v_rβ)的表达式为：

式中，v_rα和v_rβ表示参考矢量V_r对应的坐标分量，相电压参考信号u_ra、u_rb、 u_rc分别为：

式中n表示级联单元数，m表示调制系数，ω表示参考电压信号角频率。

αβ坐标系上基本矢量V(α,β)与开关状态U(a,b,c)的映射函数为：

式中，α和β表示基本矢量V对应的坐标分量，U表示开关状态名称，a、 b、c分别表示变换器输出的三相相电压电平数，对于每一相由n个H桥级联组成的多电平变换器，a,b,c∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]。

αβ坐标系上根据相电压参考信号计算的参考矢量V_r的坐标分量也可表示为：

步骤二：参考矢量的扇区判断及其旋转变换：

①对参考电压信号u_ra、u_rb、u_rc进行采样，并根据公式(1)计算参考矢量 V_r的坐标分量v_rα和v_rβ。

②计算参考矢量V_r的相位角θ：

θ＝ωt (5)

③计算参考矢量V_r所在扇区的编号N：

式中：N表示大扇区的编号，N取值为1、2、3、4、5、6，分别与图3所示第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区一一对应(图3所示为αβ坐标系上二级五电平变换器参考矢量轨迹和基本矢量的分布图，图中加粗线条组成的三角形表示大扇区，分别标注为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区)。

④如果参考矢量V_r所在扇区编号N≥2，将参考矢量V_r顺时针旋转 (N-1)π/3角度至第Ⅰ扇区，得矢量V_r'，计算矢量V_r'的相位角θ₁，如果参考矢量 V_r所在扇区编号N＝1，V_r'与V_r为同一个矢量。

步骤三：定位矢量V_r'并确定V_r'所在小三角形的编号：如图4所示，分别作第Ⅰ大扇区三角形三条边的垂线OP、OQ、OL，计算参考矢量V_r'在OP、OQ、 OL上的投影并取整得：

l＝floor(2mnsinθ₁)+1 (10)

S＝-p+q²-q+l+1 (11)

式中：p、q、l分别为矢量V_r'在垂线OP、OQ、OL上的投影并取整所得结果；S为矢量V_r'所在小三角形的编号，以二级五电平变换器为例，其第Ⅰ大扇区小三角形的编号顺序如图5所示，图中共16个小三角形，小三角形分为4组，第一组1个小三角形，第二组3个小三角形，第三组5个小三角形，第四组7 个小三角形，具体的编号顺序为从左下角开始，沿左下角对边的方向、从下向上编号，且依次从1-4组编号。

步骤四：通过S-K算法确定合成参考矢量V_r最近的三个基本矢量V₁、V₂、V₃对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)、U₂(a₂,b₂,c₂)、U₃(a₃,b₃,c₃)，如图4所示：

①如果

令

否则，令

②确定包含参考矢量V_r的小三角形其中一个顶点矢量V₁，该矢量对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)：

当参考矢量V_r位于第Ⅰ扇区时，即N＝1，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

式中ceil(*)表示向上取整函数。

当参考矢量V_r位于第Ⅱ扇区时，即N＝2，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

式中floor(*)表示向下取整函数。

当参考矢量V_r位于第Ⅲ扇区时，即N＝3，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

当参考矢量V_r位于第Ⅳ扇区时，即N＝4，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

当参考矢量V_r位于第Ⅴ扇区时，即N＝5时，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

当参考矢量V_r位于第Ⅵ扇区时，即N＝6时，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

③根据参考矢量V_r所在小三角形三个顶点矢量之间的关系，判断矢量V_r'所在小三角形的编号S和K+1的奇偶性是否相同，确定基本矢量V₂对应的开关状态U₂(a₂,b₂,c₂)：

N＝1时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

N＝2时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

N＝3时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

N＝4时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

N＝5时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

N＝6时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

④计算基本矢量V₃对应的开关状态U₃(a₃,b₃,c₃)：

当N＝1或N＝2时，V₃对应的开关状态U₃(a₃,b₃,c₃)：

当N＝3或N＝4时，V₃对应的开关状态U₃(a₃,b₃,c₃)：

当N＝5或N＝6时，V₃对应的开关状态U₃(a₃,b₃,c₃)：

步骤五：计算基本矢量V₁、V₂、V₃的开关状态U₁'(a₁',b₁',c₁')、U₂'(a₂',b₂',c₂')、U₃'(a₃',b₃',c₃')，使其对应零序电压绝对值最小：前面计算所得开关状态 U₁(a₁,b₁,c₁)、U₂(a₂,b₂,c₂)、U₃(a₃,b₃,c₃)不一定是零序电压绝对值最小的开关状态，此处是为了计算零序电压绝对值最小的开关状态。

①如果U₁(a₁,b₁,c₁)是基本矢量V₁唯一的开关状态，则其零序电压也是唯一的，此时V₁零序电压绝对值最小的开关状态U₁'(a₁',b₁',c₁')＝U₁(a₁,b₁,c₁)，否则：

给定变量i＝1，如果：

基本矢量V₁零序电压绝对值最小的开关状态U₁'(a₁',b₁',c₁')＝U₁(a₁,b₁,c₁)，否则：

基本矢量V₁零序电压绝对值最小的开关状态U₁'(a₁',b₁',c₁')＝U₁'(a₁+1,b₁+1,c₁+1)；

或者i∈[2,3,…,n-1]，使得：

式中，a₁+i,b₁+i,c₁+i，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₁+i-1,b₁+i-1,c₁+i-1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₁+i+1,b₁+i+1,c₁+i+1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

基本矢量V₁零序电压绝对值最小的开关状态U₁'(a₁',b₁',c₁')＝U₁'(a₁+i,b₁+i,c₁+i)

②如果U₂(a₂,b₂,c₂)是基本矢量V₂唯一的开关状态，则其零序电压也是唯一的，此时V₂零序电压绝对值最小的开关状态U₂'(a₂',b₂',c₂')＝U₂(a₂,b₂,c₂)，否则：

给定变量i＝1，如果：

基本矢量V₂零序电压绝对值最小的开关状态U₂'(a₂',b₂',c₂')＝U₂(a₂,b₂,c₂)，否则：

基本矢量V₂零序电压绝对值最小的开关状态

U₂'(a₂',b₂',c₂')＝U₂'(a₂+1,b₂+1,c₂+1)；

或者i∈[2,3,…,n-1]，使得：

式中，a₂+i,b₂+i,c₂+i，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₂+i-1,b₂+i-1,c₂+i-1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₂+i+1,b₂+i+1,c₂+i+1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

基本矢量V₂零序电压绝对值最小的开关状态

U₂'(a₂',b₂',c₂')＝U₂'(a₂+i,b₂+i,c₂+i)；

③如果U₃(a₃,b₃,c₃)是基本矢量V₃唯一的开关状态，则其零序电压也是唯一的，此时V₃零序电压绝对值最小的开关状态U₃'(a₃',b₃',c₃')＝U₃(a₃,b₃,c₃)，否则：

给定变量i＝1，如果：

基本矢量V₃零序电压绝对值最小的开关状态U₃'(a₃',b₃',c₃')＝U₃(a₃,b₃,c₃)，否则：

基本矢量V₃零序电压绝对值最小的开关状态U₃'(a₃',b₃',c₃')＝U₃'(a₃+1,b₃+1,c₃+1)；

或者i∈[2,3,…,n-1]，使得：

式中，a₃+i,b₃+i,c₃+i，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₃+i-1,b₃+i-1,c₃+i-1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₃+i+1,b₃+i+1,c₃+i+1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

基本矢量V₃零序电压绝对值最小的开关状态

U₃'(a₃',b₃',c₃')＝U₃'(a₃+i,b₃+i,c₃+i)；

步骤六：利用伏秒平衡原理计算基本矢量V₁、V₂、V₃的作用时间t₁、t₂、t₃：

①根据公式(3)计算基本矢量V₁(α₁,β₁)、V₂(α₂,β₂)、V₃(α₃,β₃)的坐标分量：

②根据伏秒平衡原理计算基本矢量V₁、V₂、V₃的作用时间t₁、t₂、t₃：

式中，T_S表示采样周期。

步骤七：利用五段算法，确定开关状态切换路径为

U₁'→U₂'→U₃'→U₂'→U₁'，开关状态的作用时间分别为

t₁/2→t₂/2→t₃→t₂/2→t₁/2。

步骤八：跟踪参考矢量的采样，重复步骤二到步骤七，完成多电平空间矢量调制。

与现有技术相比，本发明的上述方案降低了参考矢量定位的难度，减少了参考矢量定位的计算量；通过S-K算法快速确定了合成参考矢量的最近三个基本矢量对应的开关状态，通过简单的算法找到了零序电压绝对值最小的开关状态，极大简化了SVM算法的工作量，提高了SVM算法的速度。

附图说明

图1：三相n级多电平变换器拓扑结构图；

图2：基于S-K快速确定基本矢量的级联多电平变换器SVM方法的流程图；

图3：αβ坐标系上二级五电平变换器参考矢量轨迹和基本矢量的分布图；

图4：二级五电平变换器参考矢量V_r顺时针旋转(N-1)π/3角度至第Ⅰ扇区得矢量V_r'和第Ⅰ扇区大三角形三条边的垂线OP、OQ、OL；

图5：二级五电平变换器第Ⅰ大扇区的小三角形S编号图；

图6：第Ⅰ扇区中合成参考矢量V_r的三个基本矢量对应开关状态U₁'、U₂'、 U₃'切换时序图；

图7：第Ⅱ扇区中合成参考矢量V_r的三个基本矢量对应开关状态U₁'、U₂'、 U₃'切换时序图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：传统笛卡尔坐标系αβ上，参考矢量轨迹为一个圆周，圆周的半径随级联单元数n和调制系数m不同而改变。以二级五电平变换器为例，即n＝2，设参考电压信号调制系数m＝0.85，参考电压信号频率为50Hz，采样周期 T_s＝0.2ms，参考矢量轨迹和基本矢量分布如图3所示，图中，小三角形的顶点即为基本矢量，圆周为参考矢量轨迹。t＝1.2ms，对参考电压信号进行采样，根据公式(4)计算得v_rα＝1.825,v_rβ＝0.7223，即参考矢量为V_r(1.825,0.7223)，如图5所示。参考矢量V_r(1.825,0.7223)的相位角θ＝ωt＝2πft＝21.6°。根据公式(6)判断参考矢量V_r所在大扇区编号N＝1，V_r和V_r'是同一个矢量。

根据公式(8)、(9)、(10)、(11)确定V_r'所在小三角形的编号S，p＝3、q＝4、 l＝2，所以S＝-p+q²-q+l+1＝-3+4²-4+2+1＝12，即V_r'位于第Ⅰ扇区第12号小三角形内。

通过S-K算法确定合成参考矢量V_r最近的三个基本矢量V₁、V₂、V₃：由于参考矢量V_r所在扇区编号N＝1且V_r'所在小三角形编号S＝12，S＝12不满足

则

即得K＝3；根据公式(12)求出a₁＝3+1-2＝2、

c₁＝-2，即可确定包含参考矢量V_r的小三角形其中一个顶点矢量V₁对应的开关状态U₁(2,0,-2)；由于S＝12、K+1＝4同为偶数，根据公式(18)求出a₂＝a₁＝2、b₂＝b₁-1＝-1、c₂＝-2，即可确定包含参考矢量V_r的小三角形第二个顶点矢量V₂对应的开关状态U₂(2,-1,-2)，最后根据公式(30) 求出a₃＝a₁-1＝1、b₃＝b₁-1＝-1、c₃＝-2，确定包含参考矢量V_r的小三角形第三个顶点矢量V₃对应的开关状态U₃(1,-1,-2)。

计算基本矢量V₁、V₂、V₃零序电压绝对值最小的开关状态U₁'、U₂'、U₃'；在五电平变换器中，a,b,c∈[±2,±1,0]，U₁(2,0,-2)是基本矢量V₁唯一的开关状态，即U₁'(2,0,-2)＝U₁(2,0,-2)；U₂(2,-1,-2)是唯一的开关状态，即 U₂'(2,-1,-2)＝U₂(2,-1,-2)；V₃对应两个开关状态(1,-1,-2)、(2,0,-1)，根据公式(40) 确定基本矢量V₃零序电压绝对值最小的开关状态为U₃'(2,0,-1)。

根据公式(3)计算开关状态U₁(2,0,-2)、U₂(2,-1,-2)、U₃(1,-1,-2)对应的基本矢量V₁(α₁,β₁)、V₂(α₂,β₂)、V₃(α₃,β₃)的坐标分量：

得

根据公式(45)计算基本矢量V₁、V₂、V₃的作用时间t₁、t₂、t₃：

计算得t₁＝0.05ms、t₂＝0.02ms、t₃＝0.13ms。

采用五段算法，确定开关状态切换路径为U₁'→U₂'→U₃'→U₂'→U₁'，开关状态的作用时间分别为t₁/2→t₂/2→t₃→t₂/2→t₁/2，如图6所示。

为了说明参考矢量V_r不在第Ⅰ扇区的情况，以t＝7.8ms为例，对参考电压信号进行采样，根据公式(4)计算得v_rα＝-1.511、v_rβ＝1.253，即参考矢量为 V_r(-1.511,1.253)，如图5所示。参考矢量V_r(-1.511,1.253)的相位角θ＝ωt＝2πft＝140.4°。根据公式(6)判断参考矢量V_r所在大扇区编号N＝3，将V_r顺时针旋转2π/3角度至Ⅰ扇区，得矢量V_r'，根据公式(7)计算V_r'的相位角θ₁＝20.4°。

则

即得K＝3；根据公式(14)求出a₁＝-2、 b₁＝3+1-2＝2、

即可确定包含参考矢量V_r的小三角形其中一个顶点矢量V₁对应的开关状态U₁(-2,2,0)；由于S＝12、K+1＝4同为偶数，根据公式(22)求出a₂＝a₁＝-2、b₂＝b₁＝2、c₂＝c₁＝-1，即可确定包含参考矢量V_r的小三角形第二个顶点矢量V₂对应的开关状态U₂(-2,2,-1)；最后根据公式(31) 求出a₃＝a₁＝-2、b₃＝b₁-1＝1、c₃＝c₁-1＝-1，确定包含参考矢量V_r的小三角形第三个顶点矢量V₃对应的开关状态U₃(-2,1,-1)。

计算基本矢量V₁、V₂、V₃零序电压绝对值最小的开关状态U₁'、U₂'、U₃'；在五电平变换器中，a,b,c∈[±2,±1,0]，U₁(-2,2,0)是基本矢量V₁唯一的开关状态，即U₁'(-2,2,0)＝U₁(-2,2,0)；U₂(-2,2,-1)是基本矢量V₂唯一的开关状态，即 U₂'(-2,2,-1)＝U₂(-2,2,-1)；V₃对应两个开关状态(-2,1,-1)、(-1,2,0)，根据公式(40) 确定基本矢量V₃零序电压绝对值最小的开关状态为U₃'(-1,2,0)。

根据公式(3)计算开关状态U₁(-2,2,0)、U₂(-2,2,-1)、U₃(-2,1,-1)对应的基本矢量V₁(α₁,β₁)、V₂(α₂,β₂)、V₃(α₃,β₃)的坐标分量：

得

计算得t₁＝0.04ms、t₂＝0.03ms、t₃＝0.13ms。

采用五段算法，确定开关状态切换路径为U₂'→U₁'→U₃'→U₁'→U₂'，开关状态的作用时间分别为t₂/2→t₁/2→t₃→t₁/2→t₂/2，如图7所示。

Claims

1.一种基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，其特征在于，针对级联多电平H桥变换器，将三相参考电压信号u_ra、u_rb、u_rc通过3/2转换映射到αβ直角坐标系中得参考矢量轨迹，将开关状态通过3/2转换映射到αβ直角坐标系中得到离散的基本矢量；

步骤1：对三相参考电压信号进行采样，根据采样值计算参考矢量V_r的坐标分量v_rα、v_rβ以及相位角θ，确定参考矢量所在大扇区的编号N；

步骤2：如果N＝1，矢量V_r'跟参考矢量V_r重合，矢量V_r'的相位角θ₁即为参考矢量V_r的相位角θ；如果N≥2，将参考矢量V_r旋转(N-1)π/3角度至第Ⅰ大扇区，得矢量V_r'，计算矢量V_r'的相位角θ₁；分别计算矢量V_r'在第Ⅰ大扇区三角形三条边的垂线上的投影并取整，根据所得结果计算矢量V_r'所在小三角形的编号S；

步骤3：根据矢量V_r'所在小三角形的编号S，计算得到K值，通过S-K算法确定合成参考矢量V_r最近的三个基本矢量V₁、V₂、V₃对应的开关状态U₁、U₂、U₃；

步骤4：根据U₁、U₂、U₃计算基本矢量V₁、V₂、V₃零序电压绝对值最小的开关状态U₁'、U₂'、U₃'；利用伏秒平衡原理计算基本矢量V₁、V₂、V₃的作用时间t₁、t₂、t₃；采用五段算法确定开关状态切换路径。

2.如权利要求1所述的基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，其特征在于，按照以下公式确定参考矢量V_r的坐标分量v_rα、v_rβ及其相位角θ：

θ＝ωt (2)。

3.如权利要求1所述的基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，其特征在于，采用以下公式确定参考矢量V_r所在大扇区的编号N：

4.如权利要求1所述的基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，其特征在于，如果参考矢量V_r所在大扇区编号N＝1，V_r'与V_r为同一个矢量，θ₁＝θ；如果参考矢量V_r所在大扇区编号N≥2，将参考矢量V_r顺时针旋转(N-1)π/3角度至第Ⅰ大扇区，得矢量V_r'，矢量V_r'的相位角θ₁：

5.如权利要求1所述的基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，其特征在于，第Ⅰ大扇区三角形三条边的垂线为OP、OQ、OL，计算参考矢量V_r'在OP、OQ、OL上的投影并取整得：

l＝floor(2mnsinθ₁)+1 (7)

S＝-p+q²-q+l+1 (8)

式中：p、q、l分别为矢量V_r'在垂线OP、OQ、OL上的投影并取整所得结果；S为矢量V_r'所在小三角形的编号。

6.如权利要求1所述的基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，其特征在于，通过S-K算法确定合成参考矢量V_r最近的三个基本矢量V₁、V₂、V₃对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)、U₂(a₂,b₂,c₂)、U₃(a₃,b₃,c₃)：

①如果

令

否则，令

②确定包含参考矢量V_r的小三角形其中一个顶点矢量V₁，该矢量对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)：当参考矢量位于第Ⅰ大扇区时，即N＝1，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

当参考矢量位于第Ⅱ大扇区时，即N＝2，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

当参考矢量位于第Ⅲ大扇区时，即N＝3，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

当参考矢量为第Ⅳ大扇区时，即N＝4，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

当参考矢量位于第Ⅴ大扇区时，即N＝5时，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

当参考矢量位于第Ⅵ大扇区时，即N＝6时，V₁对应的开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)为：

③根据参考矢量所在小三角形三个顶点矢量之间的关系，判断矢量V_r'所在小三角形的编号S和K+1的奇偶性是否相同，确定基本矢量V₂对应的开关状态U₂(a₂,b₂,c₂)：

N＝1时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

N＝2时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

N＝3时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

N＝4时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

N＝5时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

N＝6时，S和K+1的奇偶性相同：

S和K+1的奇偶性不相同：

④V₃对应的开关状态U₃(a₃,b₃,c₃)：

当N＝1或N＝2时，V₃对应的开关状态U₃(a₃,b₃,c₃)：

当N＝3或N＝4时，V₃对应的开关状态U₃(a₃,b₃,c₃)：

当N＝5或N＝6时，V₃对应的开关状态U₃(a₃,b₃,c₃)：

7.如权利要求1所述的基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，其特征在于，计算基本矢量V₁、V₂、V₃的开关状态U₁'(a₁',b₁',c₁')、U₂'(a₂',b₂',c₂')、U₃'(a₃',b₃',c₃')，使对应的零序电压绝对值最小：

给定变量i＝1，如果：

或者i∈[2,3,…,n-1]，使得：

式中，a₁+i,b₁+i,c₁+i，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₁+i-1,b₁+i-1,c₁+i-1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₁+i+1,b₁+i+1,c₁+i+1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

基本矢量V₁零序电压绝对值最小的开关状态U₁'(a₁',b₁',c₁')＝U₁'(a₁+i,b₁+i,c₁+i)；

给定变量i＝1，如果：

基本矢量V₂零序电压绝对值最小的开关状态U₂'(a₂',b₂',c₂')＝U₂'(a₂+1,b₂+1,c₂+1)；

或者i∈[2,3,…,n-1]，使得：

式中，a₂+i,b₂+i,c₂+i，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₂+i-1,b₂+i-1,c₂+i-1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₂+i+1,b₂+i+1,c₂+i+1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

基本矢量V₂零序电压绝对值最小的开关状态U₂'(a₂',b₂',c₂')＝U₂'(a₂+i,b₂+i,c₂+i)；

给定变量i＝1，如果：

或者i∈[2,3,…,n-1]，使得：

式中，a₃+i,b₃+i,c₃+i，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₃+i-1,b₃+i-1,c₃+i-1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,0]，

a₃+i+1,b₃+i+1,c₃+i+1，∈[±n,±(n-1),±(n-2),...±2,±1,0]，

基本矢量V₃零序电压绝对值最小的开关状态U₃'(a₃',b₃',c₃')＝U₃'(a₃+i,b₃+i,c₃+i)。

8.如权利要求1所述的基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，其特征在于，利用伏秒平衡原理计算基本矢量V₁、V₂、V₃的作用时间t₁、t₂、t₃：

①根据公式3，利用开关状态U₁(a₁,b₁,c₁)、U₂(a₂,b₂,c₂)、U₃(a₃,b₃,c₃)计算基本矢量V₁(α₁,β₁)、V₂(α₂,β₂)、V₃(α₃,β₃)的坐标分量：

②根据伏秒平衡原理计算基本矢量V₁、V₂、V₃合成参考矢量V_r的作用时间t₁、t₂、t₃：

式中，T_S表示采样周期。

9.如权利要求1所述的基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，其特征在于，采用五段算法，确定开关状态切换路径为U₁'→U₂'→U₃'→U₂'→U₁'，开关状态的作用时间分别为t₁/2→t₂/2→t₃→t₂/2→t₁/2。

10.如权利要求1所述的基于S-K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法，其特征在于，进入下一个周期后，跟踪参考矢量的采样，重复步骤1～步骤4，完成多电平变换器空间矢量调制。