[发明专利]一种简化的多电平变换器空间矢量调制方法

说明书

本发明公开了一种简化的多电平变换器空间矢量调制方法，涉及多电平变换器空间矢量调制方法领域，为解决传统SVM技术随电平数增加冗余开关状态大大增加，冗余开关状态的计算以及合适的开关状态的选择导致SVM实现困难的问题。包括以下步骤：步骤一：建立矢量表达式；步骤二：建立参考矢量轨迹模型；步骤三：用参考矢量和基本矢量的坐标分量及相应分量和分别表示参考信号和电平信号；步骤四：构造星型连接多电平变换器；步骤五：对星型连接多电平变换器相电压参考矢量轨迹模型采样，并合成参考矢量；步骤六：计算等效基本矢量作用时间；步骤七：将星型连接多电平变换器的等效基本矢量的分量及分量和作为控制三角形连接多电平变换器线电压的开关状态。

技术领域

本发明涉及多电平变换器空间矢量调制方法领域，具体为一种简化的多电平变换器空间矢量调制方法。

背景技术

当前大容量多电平变流装置多采用载波移相调制(Carrier Phase ShiftedModulation，CPS)和最近电平调制(Nearest Level Modulation，NLM)。载波移相调制技术随着级联子模块数量的增多，对载波同步性要求更高，需要大量的硬件资源和严苛的逻辑时序。因此，采用CPS的多电平变换器，其电平数不高，限制了变换器电压等级的提升。最近电平调制技术，当电平数较小时电压跟踪误差大，且其输出电压的频谱中，大量谐波分量广泛地分布于较宽的频带内，并没有特征次谐波出现，从而对滤波器的设计造成了很大困难。综上，载波移相调制和最近电平调制都有特殊的电平调制适应范围，与上述两种调制方法相比，空间矢量调制(Space Vector Modulation，SVM)很容易扩展到任意拓扑、任意电平数的多电平变换器，在相同直流电压下，SVM的直流电压利用率比载波调制的高15.47％，且具有电压跟踪误差小、开关频率低、开关损耗小等优点。

SVM策略被广泛应用于三电平和五电平变换器中，但在高压大容量变换器工业应用中却不普遍，原因在于SVM技术随着电平数的增加，需要2/3转换，冗余开关状态矢量大大增加，对冗余开关状态矢量的计算以及合适的开关状态的选择导致SVM算法实现难度大大增加；因此市场急需研制一种简化的多电平变换器空间矢量调制方法来帮助人们解决现有的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简化的多电平变换器空间矢量调制方法，利用星形连接变换器的相电压与线电压之间的关系，将相电压参考信号计算出的参考矢量直接作为线电压参考矢量，将合成参考矢量的基本矢量的分量及两个分量的和直接作为控制线电压的开关状态信号，避免了2/3转换，不会出现冗余开关状态矢量，大大简化了SVM算法，同时又确保了系统的共模电压为零。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种简化的多电平变换器空间矢量调制方法，包括以下步骤：

步骤一：传统笛卡尔坐标系(简称α-β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),L,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：