[发明专利]一种改进三维空间矢量调制方法及系统

说明书

本发明公开了一种改进三维空间矢量调制方法，用于调制三相四桥臂逆变器，包括如下步骤：步骤1：根据参考电压矢量在α‑β平面上的投影位置，对扇区进行判断；步骤2：根据判断出的扇区，按照预定规则选取4基本矢量；步骤3：求解所述参考电压矢量与选取的4基本矢量之间的预定数学关系，得到矢量作用时间；步骤4：按照得到的矢量作用时间，分配并生成各组桥臂的开关脉冲序列；步骤5：将生成的开关脉冲序列作为驱动电路的PWM指令信号，控制主功率管的开通与断开。该改进三维空间矢量调制方法用于调制三相四桥臂逆变器，不仅能够抑制输出共模电压，而且可以简化调制算法的复杂程度。本发明还公开了一种改进三维空间矢量调制系统。

技术领域

本发明涉及逆变器调制技术，尤其涉及一种改进三维空间矢量调制方法及系统。

背景技术

在负载环境复杂的三相系统中，不平衡负载会对逆变器的输出电压性能产生不利影响，引发三相不平衡的问题。三相四桥臂逆变器能够为负载侧的不平衡电流提供零序通路，具有较强的带不平衡负载的能力，因此被广泛的应用在不间断电源（UPS）、孤岛逆变器以及有源电力滤波器（APF）等领域。

为了能够对四桥臂逆变器进行有效的控制，多种不同类型的调制方案被提出并得到了应用，其中三维空间矢量调制方法因其输出电压谐波含量小、电压利用率高等特点，受到了越来越多的青睐。然而， 三维空间矢量调制方法并不是完美的，它会导致逆变器输出电压中含有高频的共模成分，不仅会对电机等敏感负载的寿命造成损害，还会干扰系统中通讯电子设备的正常运行，从而产生更加严重的危害。此外，三维空间矢量调制在算法的实现过程中，会涉及到大量且复杂的扇区判断以及占空比计算等工作，对数字控制器的性能提出了很大的挑战。

面对传统三维空间矢量调制方法所存在的输出共模电压高以及算法复杂度高的问题，研究者们提出了许多的改进方案。 文献“四桥臂变流器新型三维空间矢量脉宽调制方法”（中国电机工程学报，2011，31(33)：1-8）中提出了一种基于神经网络分类算法的三维空间矢量调制方法，它通过引入中间变量来简化扇区判断和占空比计算的过程，但是缺少对输出共模电压问题的讨论。 文献“抑制三相四桥臂逆变器共模电压的三维 SVPWM 控制策略”（电力系统自动化，2018，42(12)：122-126）中提出利用一对互补且邻近旋转参考矢量的非零矢量来替代零矢量的方案， 有效的降低了系统的输出共模电压，但是增加的“矢量替代”过程加剧了算法的复杂程度。 因此， 如何解决传统三维空间矢量调制所存在的输出共模电压高以及算法复杂度高的问题， 成为工程应用领域中亟待解决的难题。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种改进三维空间矢量调制方法，用于调制三相四桥臂逆变器，不仅能够抑制输出共模电压， 而且可以简化调制算法的复杂程度。

本发明提供一种改进三维空间矢量调制系统。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种改进三维空间矢量调制方法，用于调制三相四桥臂逆变器，包括如下步骤：

步骤1：根据参考电压矢量在α-β平面上的投影位置，对扇区进行判断；

步骤2：根据判断出的扇区，按照预定规则选取4基本矢量；

步骤3：求解所述参考电压矢量与选取的4基本矢量之间的预定数学关系，得到矢量作用时间；

步骤4：按照得到的矢量作用时间，分配并生成各组桥臂的开关脉冲序列；

步骤5：将生成的开关脉冲序列作为驱动电路的PWM指令信号，控制主功率管的开通与断开。

进一步地，在步骤1中，建立三维空间矢量坐标系αβγ，将所述参考电压矢量在所述三维空间矢量坐标系αβγ中进行分解，得到在α轴上的电压分量Vα和在β轴上的电压分量Vβ，将所述电压分量Vα和Vβ作为所述参考电压矢量在α-β平面上的投影位置。