[发明专利]三电平的调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换器技术领域，特别涉及一种三电平的调制方法。

背景技术

与传统两电平逆变器相比，二极管钳位式三电平逆变器具有开关管所承受的电压应力小，输出电压谐波含量少等优点。在高压大功率领域，三电平变流器得到了广泛应用，拥有较好的发展前景。

电压型变流器的输出特性主要取决于调制算法。目前变流器的调制方法主要是脉冲宽度调制(PWM)，包含正弦脉冲宽度调制(SPWM)和空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)两种。较SPWM调制算法而言，SVPWM以其电压利用率高，输出电压谐波含量少等优点，在实际系统中得到了更为广泛的应用。

传统SVPWM方法，基本电压矢量的作用时间的表达式中含有大量的三角函数和求根运算，不利于硬件实现。因此如何简化三电平的调制过程成为目前亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的技术方案解决的技术问题是简化三电平的调制过程。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案，一种三电平的调制方法，包括：

在K、L坐标系下，确定参考电压矢量所在的扇区；

在所述K、L坐标系下，基于伏秒平衡关系确定电压矢量和作用时间的电压时间关系，基于所述电压时间关系，求得所述基本电压矢量的作用时间，所述基本电压矢量由所述三电平变流器输出，所述电压矢量包括所述基本电压矢量和所述参考电压矢量；

根据载波的一个载波周期内开关次数最少原则以及三电平的空间矢量脉冲宽度调制算法，求得调制波的零序分量；

基于所述零序分量，确定所述空间矢量脉冲宽度调制算法的调制波和基本电压矢量的占空比。

可选的，所述参考电压矢量为外部给定的电压矢量，所述零序电压分量是空间矢量脉冲宽度调制的马鞍波减去正弦脉冲宽度调制的正弦波而得，所述零序电压分量只含有3的倍数次谐波。

可选的，L轴为水平方向，K轴沿所述L轴逆时针旋转120°形成所述K、L坐标系。

可选的，所述在K、L坐标系下，确定参考电压矢量所在的扇区包括：通过所述参考电压矢量向所述K、L坐标系上的投影值确定所述参考电压矢量所在的扇区。

可选的，所述电压时间关系包括所述参考电压矢量的输入电压信号和所述参考电压矢量扇区的代码的线性组合，所述参考电压矢量的输入电压信号为外部给定的值。

可选的，所述根据载波的一个所述载波周期内开关次数最少原则以及三电平的空间矢量脉冲宽度调制算法包括：根据载波的一个载波周期内开关次数最少原则，对所述空间矢量脉冲宽度调制算法进行所述基本电压矢量的作用顺序的分配。

可选的，所述确定所述空间矢量脉冲宽度调制算法的调制波和基本电压矢量的占空比包括：获得所述三电平的第一相，第二相和第三相在一个所述载波周期内预定高电平导通的时间，基于所述空间矢量脉冲宽度调制算法调制时的相似三角形关系，获得所述零序分量和基本电压矢量的占空比。

可选的，所述空间矢量脉冲宽度调制算法是在正弦脉冲宽度调制算法的正弦调制波信号上注入零序分量的结果。

可选的，所述空间矢量脉冲宽度调制算法由三角载波的正弦脉冲宽度调制算法等效实现。

可选的，基于所述空间矢量脉冲宽度调制算法和正弦脉冲宽度调制算法的等效关系获得所述调制波的零序分量，并确定所述空间矢量脉冲宽度调制算法的调制波和基本电压矢量的占空比。

本发明采取以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：

只需对参考电压矢量的位置进行简单判断后，就可以由第一相，第二相和第三相给定的电压信号直接得出各个扇形区域的调制波和占空比的关系，调制波和占空比的关系为简单的线性关系，无需求解基本电压矢量的作用时间，从而避免了传统的正弦脉冲宽度调制算法中大量的三角函数和求根运算。与以往方法相比，本发明的技术方案能为处理器节约更多的资源，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的三电平的调制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的三电平逆变器主电路拓扑结构图；

图3是本发明实施例提供的三电平电压空间矢量图；

图4是本发明实施例提供的扇区I中的矢量分布图；

图5是本发明实施例提供的三角载波与脉冲宽度调制波之间的关系示意图；

图6是本发明实施例提供的占空比随时间变化曲线图。

具体实施方式