CN115065264B - 一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法和装置，包括根据中矢量位置将电压空间矢量六边形模型进行划分；将参考电压矢量所在扇区作为目标调制扇区；根据修改后的特征桥臂在目标调制扇区内的开关状态值对目标调制扇区内的全部电压矢量进行更新；并对参考电压矢量进行更新得到当前参考电压矢量；根据当前参考电压矢量、更新后的全部电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，确定出目标电平矢量，计算目标电平矢量的作用时间以及作用序列；将目标电平矢量中的开关状态值进行恢复，以完成三电平空间矢量调制操作，本发明提供的方法和装置，简化三电平矢量序列生成的过程，便于数字实现。

Description

一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法和装置
技术领域
本发明涉及一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法和装置，属于三电平变换器调制技术领域。
背景技术
自1981年三电平结构被提出以来，该拓扑已在例如中、高压交流电动机传动、柔性交流输电和电网无功功率补偿与吸收等多个领域得到广泛应用。与传统两电平结构相比，该结构具有如下优点：①功率管承受的电压为直流侧一半；②在相同开关频率下，输出谐波含量大幅降低；③单个器件开关损耗降低。
目前已经提出了多种可用于三电平变换器的调制算法，包括正弦载波PWM(SPWM)、指定谐波消去PWM(SHEPWM)和空间矢量调制(SVPWM)方法。其中，空间矢量调制因其电压利用率高、输出波形谐波含量低、易于数字化实现等诸多优点，更是国内外研究人员研究的热点。
空间矢量调制的原理为普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥。这六个开关器件组合起来它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区，利用这六个基本有效矢量和两个零量，可以合成360度内的任何矢量。当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量，而后用这两个基本矢量去表示，而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。用电压矢量按照不同的时间比例去合成所需要的电压矢量。从而保证生成电压波形近似于正弦波。
目前的三电平空间矢量调制方法如图2所示，根据长矢量的位置可以将电压空间矢量六边形划分为六个扇区，每一个大扇区又能划分为1、2、3、4四个子区。现有的三电平空间矢量调制原理为，首先需要知道参考电压矢量所在的扇区位置，包括大扇区和大扇区内的子扇区，然后在扇区内选取合适的电压矢量，计算每个电压矢量作用的时间，确定所有矢量作用的先后顺序，以最后得到实际输出电压矢量。在上述这个过程中，因为三电平存在大量的冗余矢量，例如图2中位于第一扇区的矢量(100)和(211)，两者开关状态不同，但产生的交流输出电压相同，所以目前的三电平空间矢量调制矢量序列的生成存在很高的复杂性，在实际应用中需要进行大量的运算和判断，并不利于数字实现。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法和装置，该系统简化三电平矢量序列生成的过程，便于数字实现。
一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法，包括如下步骤：
根据三电平变换器的电压空间矢量六边形模型中的中矢量位置，将电压空间矢量六边形模型划分为六个扇区，每个扇区内包括多个电压矢量；
将参考电压矢量所在扇区作为目标调制扇区；
识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值，并根据修改后的特征桥臂在目标调制扇区内的开关状态值对目标调制扇区内的电压矢量进行更新；
对参考电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量；
根据当前参考电压矢量、目标调制扇区内更新后的电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，从目标调制扇区内确定出多个电压矢量作为用于合成当前参考电压矢量的目标电压矢量，计算目标电压矢量的作用时间以及作用序列；
将目标电压矢量中特征桥臂的开关状态值恢复为修改前的开关状态值，以完成在目标调制扇区的三电平空间矢量调制操作。
对上述技术方案的进一步改进为：识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值包括如下子步骤：
从目标调制扇区内的全部电压矢量中剔除两个零矢量后，确定该扇区内每相桥臂的开关状态值的种类；
根据转换前开关状态值-转换后开关状态值对应关系，修改特征桥臂的开关状态值，其中特征桥臂为与其他两相桥臂的开关状态值的种类不同的一相桥臂。
进一步的，方法还包括：
根据三电平变换器中的每相桥臂可控开关的允许开关状态，得到多个电压矢量，并根据电压矢量绘制出三电平变换器的电压空间矢量六边形模型。
进一步的，三电平变换器中包括a、b、c三相桥臂，每相桥臂中包括4个可控开关Sn1、Sn2、Sn3、Sn4，其中n＝a,b,c；根据三电平变换器中的每相桥臂可控开关的允许开关状态，确定出对应的电压矢量包括如下子步骤：
根据预先定义的开关状态函数，分别得到每相桥臂在3种允许开关状态下对应的3种开关状态值S，其中3种允许开关状态包括：Sn1 Sn2导通、Sn2 Sn3导通、Sn3 Sn4导通；
开关状态函数公式为：
Figure GDA0004093846070000031
对a、b、c三相桥臂对应的3种开关状态值进行组合，得到对应的27个电压矢量，电压矢量表示为(Sa，Sb，Sc)，Sa为a相桥臂开关状态值，Sb为b相桥臂开关状态值，Sc为c相桥臂开关状态值；
其中，27个电压矢量包括6个长矢量、6个中矢量、12个短矢量以及3个零矢量。
进一步的，对参考电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量包括：
根据目标调制扇区内零矢量更新前后位置变化情况，对参考电压矢量Vref进行平移，得到当前参考电压矢量Vref’。
进一步的，根据目标调制扇区内零矢量更新前后位置变化情况，对参考电压矢量Vref进行平移，得到当前参考电压矢量Vref’包括：
一种便于数字实现的三电平空间矢量调制装置，装置包括划分模块、参考电压矢量位置模块、电压矢量更新模块、参考电压矢量更新模块、计算模块以及恢复模块，其中：
划分模块，与参考电压矢量位置模块连接，用于根据三电平变换器的电压空间矢量六边形模型中的中矢量位置，将电压空间矢量六边形模型划分为六个扇区；
参考电压矢量位置模块，与电压矢量更新模块连接，用于确定参考电压矢量在电压空间矢量六边形模型中的扇区，将参考电压矢量所在扇区作为目标调制扇区；
电压矢量更新模块，与参考电压矢量更新模块、计算模块连接，用于识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值，并根据修改后的特征桥臂在目标调制扇区内的开关状态值对目标调制扇区内的电压矢量进行更新；
参考电压矢量更新模块，与计算模块连接，用于对参考电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量；
计算模块，与恢复模块连接，用于根据当前参考电压矢量、目标调制扇区内更新后的电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，从目标调制扇区内确定出多个电压矢量作为用于合成当前参考电压矢量的目标电压矢量，计算目标电压矢量的作用时间以及作用序列；
恢复模块，用于将目标电压矢量中特征桥臂的开关状态值恢复为修改前的开关状态值。
进一步的，电压矢量更新模块，识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值包括：
从目标调制扇区内的全部电压矢量中剔除两个零矢量后，确定该扇区内每相桥臂的开关状态值的种类；
根据转换前开关状态值-转换后开关状态值对应关系，修改特征桥臂的开关状态值，其中特征桥臂为与其他两相桥臂的开关状态值的种类不同的一相桥臂。
进一步的，装置还包括：模型绘制模块，模型绘制模块与划分模块连接，用于根据三电平变换器中的每相桥臂可控开关的允许开关状态，得到多个电压矢量，并根据电压矢量绘制出三电平变换器的电压空间矢量六边形模型。
进一步的，参考电压矢量更新模块，对参考电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量包括：根据目标调制扇区内零矢量更新前后位置变化情况，对参考电压矢量Vref进行平移，得到当前参考电压矢量Vref’。
由上述技术方案可知，本发明提供的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法，是根据三电平变换器电压空间矢量六边形模型中的中矢量位置将电压空间矢量六边形模型进行划分；同时识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值，并根据修改后的特征桥臂在目标调制扇区内的开关状态值对目标调制扇区内的电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量；因为更新后的电压矢量具有与两电平空间矢量图中的电压矢量一样的形式，因此本发明提供的三电平空间矢量调制方法，只需要划分到类似于现有技术中的大扇区，而不是类似于现有技术中大扇区内的子扇区，来简化控制上的复杂性，同时因为更新后的电压矢量具有与两电平空间矢量图中的电压矢量一样的形式，因此不会产生冗余矢量，以此简化了变换器输出空间矢量调制序列的复杂性。
同时，根据当前参考电压矢量、目标调制扇区内更新后的电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，从目标调制扇区内确定出多个电平矢量作为用于合成当前参考电压矢量的目标电平矢量，计算目标电平矢量的作用时间以及作用序列；本发明提供的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法简化了现有三电平变换器矢量调制中矢量序列生成的过程，在保证不改变最终矢量调制作用效果的情况下，缩短调制算法在DSP等数字芯片里执行时所占用的运算时间。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明提供的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法中划分扇区的示意图。
图2为现有技术的三电平空间矢量调制方法中划分扇区的示意图。
图3为常用中性点钳位式三电平变换器的电路拓扑结构的示意图。
图4为本发明提供的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法中第一扇区的示意图。
图5为本发明提供的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法中更新后的第一扇区中各个矢量作用的序列的示意图。
图6为本发明提供的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法的流程图。
图7为本发明提供的便于数字实现的三电平空间矢量调制装置的示意图。
701、划分模块；702、参考电压矢量位置模块；703、电压矢量更新模块；704、参考电压矢量更新模块；705、计算模块；706、恢复模块；707、模型绘制模块。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明的一种实施例中，提供一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法，如图6所示，方法包括如下步骤：
步骤S101：根据三电平变换器中的每相桥臂可控开关的允许开关状态，得到多个电压矢量，并根据电压矢量绘制出三电平变换器的电压空间矢量六边形模型。三电平变换器中包括a、b、c三相桥臂，每相桥臂中包括4个可控开关Sn1、Sn2、Sn3、Sn4，其中n＝a,b,c；根据三电平变换器中的每相桥臂可控开关的允许开关状态，确定出对应的电压矢量包括如下子步骤：
三电平变换器中包括a、b、c三相桥臂，每相桥臂中包括4个可控开关Sn1、Sn2、Sn3、Sn4，其中n＝a,b,c；根据三电平变换器中的每相桥臂可控开关的允许开关状态，确定出对应的电压矢量包括如下子步骤：
参考图3，通过控制连接于直流母线及交流输出侧的可控开关(Sa1，Sa2，Sa3，Sa4，Sb1，Sb2，Sb3，Sb4，Sc1，Sc2，Sc3，Sc4)的通断，变换器a、b、c各相可以输出0，±UDC/2三种电平。直流母线由串联的两个直流电源(实际中采用电容C1及C2构成)，两者的连接点为中性点N。该拓扑结构的中性点与各相桥臂之间采用钳位二极管(VDa1，VDa2，VDb1，VDb2，VDc1，VDc2)连接，以获得中间电平0。为实现变换器中电流的双向流动，每个可控开关反并联一个二极管，这点与两电平变换器一样。
理论上，同一桥臂的上下开关互补通断。也就是说，为保证变换器的正常运行，每相桥臂可控开关只有如下三种允许的开关状态。
根据预先定义的开关状态函数，分别得到每相桥臂在3种允许开关状态下对应的3种开关状态值S，其中3种允许开关状态包括：Sn1 Sn2导通、Sn2 Sn3导通、Sn3 Sn4导通；
开关状态函数公式为：
Figure GDA0004093846070000081
对a、b、c三相桥臂对应的3种开关状态值进行组合，得到对应的27个电压矢量，电压矢量表示为(Sa，Sb，Sc)，Sa为a相桥臂开关状态值，Sb为b相桥臂开关状态值，Sc为c相桥臂开关状态值；
其中，27个电压矢量包括6个长矢量(200)，(220)，(020)，(022)，(002)，(202)、6个中矢量(210)，(120)，(021)，(012)，(102)，(201)、12个短矢量(100)，(211)，(110)，(221)，(010)，(121)，(011)，(122)，(001)，(112)，(101)，(212)以及3个零矢量(000)，(111)，(222)。
步骤S102：根据三电平变换器电压空间矢量六边形模型中的中矢量位置，将电压空间矢量六边形模型划分为六个扇区；
具体的，参考图1，三电平变换器电压空间矢量六边形模型中的中矢量有6个分别为(210)，(120)，(021)，(012)，(102)，(201)，2个相邻中矢量之间的区域为一扇区；从矢量(201)至(210)为第一扇区，(210)至(120)为第二扇区、(120)至(021)为第三扇区、(021)至(012)为第四扇区，(012)至(102)为第五扇区，(102)至(201)为第六扇区。
步骤S103：将参考电压矢量所在扇区作为目标调制扇区。
参考图1，如果参考电压矢量Vref位于第一扇区内部，则将第一扇区作为目标调制扇区。
步骤S104：识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值，并根据修改后的特征桥臂在目标调制扇区内的开关状态值对目标调制扇区内的电压矢量进行更新；
具体的，在本实施例中，从三电平变压器的三相桥臂中选取A相桥臂作为特征桥臂具体包括以下步骤：
步骤S1041：从目标调制扇区内的全部电压矢量中剔除两个零矢量后，确定该扇区内每相桥臂的开关状态值的种类；
步骤S1042：根据转换前开关状态值-转换后开关状态值对应关系，修改特征桥臂的开关状态值，其中特征桥臂为与其他两相桥臂的开关状态值的种类不同的一相桥臂。
参考图1和图4，如本实施例中，目标调制扇区为第一扇区，第一扇区内部共有8个矢量(200)、(201)、(210)、(100)、(211)、(000)、(111)以及(222)，将(000)和(222)两个零矢量从中剔除，仅仅保留(111)，因为零矢量不改变最后合成矢量的大小，只用于优化开关时序，减少开关次数，因此保留中间的零矢量(111)，作为中间矢量，来和有效矢量作用时间一起组成一个完整的开关周期，因为对a相桥臂而言，只有1、2两种开关状态，而对b相和c相而言，也只有0、1两种状态。也即a相桥臂与b、c相桥臂的开关状态值的种类不同，因此将a相桥臂作为特征桥臂，修改a相桥臂的两种开关状态值，也即需要将a相桥臂的开关状态值1、2，修改为与b相c相一致的0、1，也即确定转换前开关状态值-转换后开关状态值对应关系为：将1(转换前开关状态值)修改为0(转换后开关状态值)，将2(转换前开关状态值)修改为1(转换后开关状态值)。
将a相桥臂的1状态标记为0状态，而2状态标记为1状态，此时第一扇区内部共用8个矢量(200)、(201)、(210)、(100)、(211)、(000)、(111)以及(222)，其中(000)和(222)为零矢量，由于在之前已被剔除，因此不进行变换,最终将(200)、(201)、(210)、(100)、(211)、(111)变换成(100)、(101)、(110)、(000)、(111)、(011)。从而得到如图4所示的更新后的第一扇区。
步骤S105：对参考电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量；
具体的，在本步骤中，可以根据目标调制扇区内零矢量更新前后位置变化情况，对参考电压矢量Vref进行平移，得到当前参考电压矢量Vref’。
更具体的，根据目标调制扇区内零矢量更新前后位置变化情况，对参考电压矢量Vref进行平移，得到当前参考电压矢量Vref’包括：参考电压矢量Vref减去所述电压空间矢量六边形模型的中点与所述目标调制扇区的中点之间的矢量参考图1和图4，参考电压矢量Vref减去矢量(211)或(100)得到当前参考电压矢量Vref’。
步骤S106：根据当前参考电压矢量，目标调制扇区内更新后的电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，从目标调制扇区内确定出多个电压矢量作为用于合成当前参考电压矢量的目标电平矢量，计算目标电压矢量的作用时间以及作用序列；例如在第一扇区内，基本矢量(100)和(110)的作用时间分别为T(100)和T(110)。
Figure GDA0004093846070000111
Figure GDA0004093846070000112
式中，Udc为直流母线电压值，Ts为开关周期。
参考图4和图5，在本实施例中，图4中虚线范围内部的为第一扇区，六边形为两电平空间矢量图，更新后的电压矢量(100)、(101)、(110)、(000)、(111)和(011)，具有与两电平空间矢量图中的电压矢量一样的形式；根据参考电压矢量Vref’，目标调制扇区内更新后的全部电压矢量(100)、(101)、(110)、(000)、(111)和(011)，采用两电平空间矢量调制中成熟的控制算法，比如叠加三次谐波的调制算法来得到每个电平所持续的时间，以及作用序列；例如采用矢量(000)、(111)、(100)以及(110)合成要得到参考矢量Vref’，各个矢量作用的序列如图5所示，计算得到的矢量序列为(000)→(100)→(110)→(111)→(110)→(100)→(000)。
步骤S107：将目标电平矢量中特征桥臂的开关状态值恢复为修改前的开关状态值，以完成在目标调制扇区的三电平空间矢量调制操作。
因此，根据在步骤S1043中的转换前开关状态值-转换后开关状态值对应关系：将1(转换前开关状态值)修改为0(转换后开关状态值)，将2(转换前开关状态值)修改为1(转换后开关状态值)，将a相桥臂恢复为修改前的开关状态值，对于上述提及的计算得到的矢量序列：(000)→(100)→(110)→(111)→(110)→(100)→(000)，所对应的实际得到的矢量序列为(100)→(200)→(210)→(211)→(210)→(200)→(100)。
本发明提供的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法，是根据三电平变换器电压空间矢量六边形模型中的中矢量位置将电压空间矢量六边形模型进行划分；同时识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值，并根据修改后的特征桥臂在目标调制扇区内的开关状态值对目标调制扇区内的电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量；因为更新后的电压矢量具有与两电平空间矢量图中的电压矢量一样的形式，因此本发明提供的三电平空间矢量调制方法，只需要划分到类似于现有技术中的大扇区，而不是类似于现有技术中大扇区内的子扇区，来简化控制上的复杂性，同时因为更新后的电压矢量具有与两电平空间矢量图中的电压矢量一样的形式，因此不会产生冗余矢量，以此简化了变换器输出空间矢量调制序列的复杂性。
同时，根据当前参考电压矢量、目标调制扇区内更新后的电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，从目标调制扇区内确定出多个电平矢量作为用于合成当前参考电压矢量的目标电平矢量，计算目标电平矢量的作用时间以及作用序列；本发明提供的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法简化了现有三电平变换器矢量调制中矢量序列生成的过程，在保证不改变最终矢量调制作用效果的情况下，缩短调制算法在DSP等数字芯片里执行时所占用的运算时间。
参考图7，本发明还提供一种便于数字实现的三电平空间矢量调制装置，装置包括划分模块701、参考电压矢量位置模块702、电压矢量更新模块703、参考电压矢量更新模块704、计算模块705以及恢复模块706，其中：
划分模块701，与参考电压矢量位置模块702连接，用于根据三电平变换器电压空间矢量六边形模型中的中矢量位置，将电压空间矢量六边形模型划分为六个扇区；
参考图1，如本实施例中，三电平变换器电压空间矢量六边形模型中的中2个相邻中矢量之间的区域为一扇区；从矢量(201)至(210)为第一扇区，(210)至(120)为第二扇区、(120)至(021)为第三扇区、(021)至(012)为第四扇区，(012)至(102)为第五扇区，(102)至(201)为第六扇区。
参考电压矢量位置模块702，与电压矢量更新模块703连接，用于寻找参考电压矢量所在电压空间矢量六边形模型中的扇区，将参考电压矢量所在扇区作为目标调制扇区；
参考图1，如本实施例中，参考电压矢量Vref位于第一扇区内部，将第一扇区作为目标调制扇区。
电压矢量更新模块703，与参考电压矢量更新模块704、计算模块705连接，与参考电压矢量更新模块、计算模块连接，用于识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值，并根据修改后的特征桥臂在目标调制扇区内的开关状态值对目标调制扇区内的电压矢量进行更新；
参考电压矢量更新模块704，与计算模块705连接，用于对参考电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量；
从目标调制扇区内的全部电压矢量中剔除两个零矢量后，确定该扇区内每相桥臂的开关状态值的种类；
根据转换前开关状态值-转换后开关状态值对应关系，修改特征桥臂的开关状态值，其中特征桥臂为与其他两相桥臂的开关状态值的种类不同的一相桥臂。
参考图1和图4，如本实施例中第一扇区内部共用8个矢量(200)、(201)、(210)、(100)、(211)、(000)、(111)以及(222)共8个矢量，对a相桥臂而言，只有1、2两种开关状态，而对B相和C相而言，也只有0、1两种状态。将a相桥臂的1状态标记为0状态，而2状态标记为1状态，此时第一扇区内部共用8个矢量(200)、(201)、(210)、(100)、(211)、(000)、(111)以及(222)，其中(000)和(222)为零矢量不进行变换,(200)、(201)、(210)、(100)、(211)和(111)变换成(100)、(101)、(110)、(000)、(111)和(011)。
参考电压矢量更新模块704，与计算模块705连接，用于对参考电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量，具体为根据目标调制扇区内零矢量更新前后位置变化情况，对参考电压矢量Vref进行平移，得到当前参考电压矢量Vref’；
计算模块705，与恢复模块706连接,用于根据当前参考电压矢量、目标调制扇区内更新后的全部电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，从目标调制扇区内确定出多个电平矢量作为用于合成当前参考电压矢量的目标电平矢量，计算目标电平矢量的作用时间以及作用序列；
恢复模块706，用于将目标电平矢量中特征桥臂的开关状态值恢复为修改前的开关状态值，因此，实际得到的矢量序列为(100)→(200)→(210)→(211)→(210)→(200)→(100)。
参考图7，本发明提供的便于数字实现的三电平空间矢量调制装置还包括：模型绘制模块707，模型绘制模块707与划分模块701连接，用于根据三电平变换器中的每相桥臂可控开关的允许开关状态，得到多个电压矢量，并根据电压矢量绘制出三电平变换器的电压空间矢量六边形模型。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，使计算机执行上述任一一项运行方法。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据三电平变换器的电压空间矢量六边形模型中的中矢量位置，将所述电压空间矢量六边形模型划分为六个扇区，每个扇区内包括多个电压矢量；
将参考电压矢量所在扇区作为目标调制扇区；
识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将所述目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值，包括如下子步骤：从所述目标调制扇区内的全部电压矢量中剔除两个零矢量后，确定该扇区内每相桥臂的开关状态值的种类；根据转换前开关状态值-转换后开关状态值对应关系，修改所述特征桥臂的开关状态值，其中所述特征桥臂为与其他两相桥臂的开关状态值的种类不同的一相桥臂；
并根据修改后的所述特征桥臂在所述目标调制扇区内的开关状态值对所述目标调制扇区内的电压矢量进行更新；
对所述参考电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量；包括如下子步骤：根据所述目标调制扇区内零矢量更新前后位置变化情况，对所述参考电压矢量进行平移，得到当前参考电压矢量；
根据所述当前参考电压矢量、所述目标调制扇区内更新后的电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，从所述目标调制扇区内确定出多个电压矢量作为用于合成所述当前参考电压矢量的目标电压矢量，计算目标电压矢量的作用时间以及作用序列；
将所述目标电压矢量中特征桥臂的开关状态值恢复为修改前的开关状态值，以完成在所述目标调制扇区的三电平空间矢量调制操作。
2.根据权利要求1所述的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据三电平变换器中的每相桥臂可控开关的允许开关状态，得到多个电压矢量，并根据所述电压矢量绘制出三电平变换器的电压空间矢量六边形模型。
3.根据权利要求2所述的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法，其特征在于，所述三电平变换器中包括a、b、c三相桥臂，每相桥臂中包括4个可控开关Sn1、Sn2、Sn3、Sn4，其中n＝a,b,c；所述根据三电平变换器中的每相桥臂可控开关的允许开关状态，确定出对应的电压矢量包括如下子步骤：
根据预先定义的开关状态函数，分别得到每相桥臂在3种允许开关状态下对应的3种开关状态值S，其中3种允许开关状态包括：Sn1 Sn2导通、Sn2 Sn3导通、Sn3 Sn4导通；
所述开关状态函数公式为：
Figure FDA0004093846060000021
对a、b、c三相桥臂对应的3种开关状态值进行组合，得到对应的27个电压矢量，所述电压矢量表示为(Sa，Sb，Sc)，Sa为a相桥臂开关状态值，Sb为b相桥臂开关状态值，Sc为c相桥臂开关状态值；
其中，27个电压矢量包括6个长矢量、6个中矢量、12个短矢量以及3个零矢量。
4.根据权利要求3所述的便于数字实现的三电平空间矢量调制方法，其特征在于，所述根据所述目标调制扇区内零矢量更新前后位置变化情况，对所述参考电压矢量Vref进行平移，得到当前参考电压矢量Vref’包括：参考电压矢量Vref减去所述电压空间矢量六边形模型的中点与所述目标调制扇区的中点之间的矢量。
5.一种便于数字实现的三电平空间矢量调制装置，其特征在于，所述装置包括划分模块、参考电压矢量位置模块、电压矢量更新模块、参考电压矢量更新模块、计算模块以及恢复模块，其中：
所述划分模块，与所述参考电压矢量位置模块连接，用于根据三电平变换器的电压空间矢量六边形模型中的中矢量位置，将所述电压空间矢量六边形模型划分为六个扇区；
所述参考电压矢量位置模块，与所述电压矢量更新模块连接，用于确定参考电压矢量在所述电压空间矢量六边形模型中的扇区，将所述参考电压矢量所在扇区作为目标调制扇区；
所述电压矢量更新模块，与所述参考电压矢量更新模块、计算模块连接，用于识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将所述目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值，从所述目标调制扇区内的全部电压矢量中剔除两个零矢量后，确定该扇区内每相桥臂的开关状态值的种类；根据转换前开关状态值-转换后开关状态值对应关系，修改所述特征桥臂的开关状态值，其中所述特征桥臂为其他两相桥臂的开关状态值的种类不同的一相桥臂，并根据修改后的所述特征桥臂在所述目标调制扇区内的开关状态值对所述目标调制扇区内的电压矢量进行更新；包括根据所述目标调制扇区内零矢量更新前后位置变化情况，对所述参考电压矢量Vref进行平移，得到当前参考电压矢量Vref’；
所述参考电压矢量更新模块，与所述计算模块连接，用于对所述参考电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量；
所述计算模块，与所述恢复模块连接，用于根据所述当前参考电压矢量、所述目标调制扇区内更新后的电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，从所述目标调制扇区内确定出多个电压矢量作为用于合成所述当前参考电压矢量的目标电压矢量，计算目标电压矢量的作用时间以及作用序列；
所述恢复模块，用于将所述目标电压矢量中特征桥臂的开关状态值恢复为修改前的开关状态值。
6.根据权利要求5所述的便于数字实现的三电平空间矢量调制装置，其特征在于，所述装置还包括：模型绘制模块，所述模型绘制模块与所述划分模块连接，用于根据三电平变换器中的每相桥臂可控开关的允许开关状态，得到多个电压矢量，并根据所述电压矢量绘制出三电平变换器的电压空间矢量六边形模型。
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