[发明专利]一种简化的多电平变换器空间矢量调制方法

权利要求书

1.一种简化的多电平变换器空间矢量调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：传统笛卡尔坐标系上相电压对应的基本矢量V_αβ(v_α,v_β)的表达式为：

式中，v_α和v_β表示基本矢量V_αβ对应的坐标分量，v_a、v_b和v_c分别表示多电平变换器三个相电压对应的电平，(v_a,v_b,v_c)称为基本矢量V_αβ对应的开关状态，对于n电平变换器，v_a,v_b,v_c∈[(n-1),(n-2),…,2,1,0]；

α-β坐标系上根据相电压参考信号计算的参考矢量V_rαβ(v_rα,v_rβ)为：

式中，v_rα和v_rβ表示参考矢量V_rαβ对应的坐标分量，m为调制系数，ω正弦参考电压角频率；

步骤二：将α-β平面的坐标轴逆时针旋转45°并压缩轴向比例，得α′-β′坐标系，建立参考矢量轨迹模型：

α′-β′坐标系上的基本矢量V′(v′_α,v′_β)为：

式中，v′_α和v′_β表示基本矢量V′对应的坐标分量；

α′-β′坐标系上根据相电压参考信号计算的参考矢量V′_r(v′_rα,v′_rβ)为：

式中，v′_rα和v′_rβ表示参考矢量V′_r对应的坐标分量；

α′-β′坐标系上，参考矢量轨迹模型为：

式中，U_r表示变换器期望输出的相电压幅值，E表示单位电平对应的直流电压；

步骤三：在α′-β′坐标系中，用参考矢量V′_r的坐标分量及两个分量之和v′_rα、v′_rβ、v′_rα+v′_rβ分别表示线电压参考信号-u_rca、-u_rab、u_rbc，用基本矢量V′的坐标分量及两个坐标分量之和v′_α、v′_β、v′_α+v′_β分别表示线电压电平信号-v_ca、-v_ab、v_bc：

式中，u_rab、u_rbc和u_rca分别表示三个线电压的参考信号；

式中，v_ab、v_bc和v_ca分别表示三个线电压对应的电平，v_ab,v_bc,v_ca∈[±n,±(n-1),…,±2,±1,0]，每个线电压输出2n+1个电平；

步骤四：构造一个新的星形连接多电平变换器，使其线电压参考信号与被控制的三角形连接多电平变换器的线电压参考信号相同；

步骤五：对被构造的星形连接多电平变换器相电压参考矢量轨迹模型进行采样，计算最靠近被采样参考矢量V′_r的三个基本矢量，并把这三个基本矢量作为等效基本矢量，三个等效基本矢量组成一个扇区三角形，利用这三个等效基本矢量合成参考矢量；

步骤六：利用伏秒平衡原理计算合成采样参考矢量的等效基本矢量作用时间：

当参考矢量位于Ⅰ型扇区内，有：

式中，t₁、t₂、t₃分别表示矢量V₁′、V′₂、V′₃的作用时间，T_S表示采样周期；

当参考矢量位于Ⅱ型扇区内，有：

式中，t₀、t₁、t₃分别表示矢量V′₀、V₁′、V′₃的作用时间；

步骤七：将星形连接多电平变换器相电压参考矢量的等效基本矢量的分量及两个分量的和作为控制三角形连接多电平变换器线电压的开关状态。