[发明专利]一种新型相移空间矢量调制策略

说明书

本发明公开一种新型相移空间矢量调制策略，该策略是一种适用于多电平电容钳位逆变器的相移空间矢量调制策略，通过相移载波，很好地平衡了钳位电容的电压;又通过对载波进行改进，有效降低了线电压谐波。该方法采用两电平 SVPWM 实现多电平控制，无需复杂的划分扇区和三角函数计算，应用灵活，实现简单。该策略不但可以平衡电容电压，提高电压利用率，而且有效抑制了线电压谐波。新型调制方法，采用两电平SVPWM，无需过多的划分扇区和复杂的数学计算，易于实现数字控制。对于三电平以上的电容钳位逆变器，优势更为明显，只需将锯齿载波相移一定的周期，得到各层开关的驱动信号，进行分层调制，便可得到更多的电平输出。

技术领域

本发明属于空间矢量调制领域，尤其涉及一种适用于多电平电容钳位逆变器的新型相移空间矢量调制策略。

背景技术

多电平逆变器作为一种适用于高压、大功率能量变换的电力电子装置，近年来在工业领域得到了越来越多的应用。

目前，应用比较成熟的多电平逆变器拓扑主要有三类:二极管钳位型、电容钳位型和级联型比二极管钳位型省去了大量二极管，损耗小，效率高；相比级联型则省去了较多直流电源，更加经济，并具有大量的开关状态组合冗余，易于向更多电平拓展。

多电平逆变器常用的调制方法主要有载波交叠PWM(CarrierOverlappingPWM，COPWM)、混合载波PWM、相移载波PWM(PhaseShiftPWM，PSPWM)等。为平衡钳位电容电压，只有PSPWM适用于电容钳位多电平逆变器，但线电压谐波较大。近年来，国内外对于电容钳位型多电平逆变器的调制方法进行了较多研究。有的学者提出了一种可以自动平衡电容电压的载波PWM方法;还有通过对COPWM方法进行改进，降低了线电压谐波，并平衡了电容电压。但以上调制方法的电压利用率较低，实现较为复杂。其他还有学者提出了电容钳位三电平逆变器的空间矢量算法，但需要划分27个扇区和大量的三角函数计算，对于三电平以上的电容钳位型逆变器计算更为复杂。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种新型相移空间矢量调制策略，该策略是一种适用于多电平电容钳位逆变器的相移空间矢量调制策略(PhaseShiftSpaceVectorModulation，PS-SVPWM)，通过空间矢量脉宽调制提高了电压利用率;通过相移载波，很好地平衡了钳位电容的电压;又通过对载波进行改进，有效降低了线电压谐波。该方法采用两电平SVPWM实现多电平控制，无需复杂的划分扇区和三角函数计算，应用灵活，实现简单。

本发明采用的技术方案是，一种新型相移空间矢量调制策略，包括电容钳位三电平逆变器、空间相移矢量脉宽调制、电容电压控制。

所述的电容钳位三电平逆变器，每个桥臂具有4个开关管和一个箝位电容，与传统二极管钳位型相比省去了大量二极管，具有损耗小，效率高等优点。

所述的空间相移矢量脉宽调制，首先将传统相移空间矢量引入到电容钳位多电平逆变器中，再对三角载波进行修改，用锯齿载波代替三角载波，具备载波相移调制和SVPWM两种调制技术的优点，可以大大简化计算，并且可以平衡钳位电容的电压，提高电压利用率，降低线电压谐波。

所述的电容电压控制，需严格保证电容电压稳定在Udc/2，否则将导致开关器件电压应力不均，谐波含量增加，电容电压严重不平衡时，逆变器将不能正常工作。

本发明的有益效果是，该新型相移空间矢量调制策略，不但可以平衡电容电压，提高电压利用率，而且有效抑制了线电压谐波。新型PS-SVPWM方法，采用两电平SVPWM，无需过多的划分扇区和复杂的数学计算，易于实现数字控制。对于三电平以上的电容钳位逆变器，优势更为明显，只需将锯齿载波相移一定的周期，得到各层开关的驱动信号，进行分层调制，便可得到更多的电平输出。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。