[发明专利]基于载波调制的不连续空间矢量调制的调制波重构方法

说明书

本发明公开了一种基于载波调制的不连续空间矢量调制的调制波重构方法，先选择层叠的载波进行调制，再得到不连续空间矢量调制的等效调制波；再调整载波的位置，使得调整后的相邻两个载波中位于上方的载波的谷值大于位于下方的载波的峰值，且使得调整后的相邻两个载波之间的裕量均相等，得到调整后的载波；然后对等效调制波进行重新构造，形成虚拟调制波。本方法先调整了载波的位置，然后在等效调制波的基础上重新构造虚拟调制波，不仅能够保证相邻载波的波谷和波峰之间有充分的不接触裕量，裕量大小可以根据实际工况实时调整，还不会影响载波的周期，并且易于扩展到不同电平变流器的控制方法中。

技术领域

本发明属于多电平变流器PWM控制领域，具体是一种基于载波调制的不连续空间矢量调制的调制波重构方法。

背景技术

近年来，随着新能源并网的快速发展、电力系统结构的变化以及对变流器的电压等级、容量和输出品质要求的不断提高，传统的两电平变流器受制于电平数目以及功率开关器件电压等级的约束，越来越难以满足不同应用场合的需求。多电平变流器凭借着耐压等级高、输出谐波含量低、输出共模电压低等优点而被广泛研究和应用。

调制策略是多电平变流器优势性能发挥的关键，它与变流器(整流器/逆变器)的拓扑结构相辅相成，很大程度上决定着变流器输出波形质量的好坏和系统效能的高低。目前，应用最广泛的是载波脉宽调制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)。相比载波脉宽调制，SVPWM具有电压利用率高、谐波含量低等优势而被广泛应用。

SVPWM方法的实现需进行扇区判断、矢量选择和作用时间计算的一系列工作，随着电平数的增多，SVPWM算法的复杂度急剧增大，并不适合于实时计算。为了能够使得SVPWM方法能够应用于三电平甚至更高的场合，许多学者从脉宽调制的基本原理着眼，从基于载波的正弦脉宽调制(SPWM)实现的原理着手，通过研究二者的内在联系，提出了空间矢量与载波调制策略统一理论等方法。

在实际的SVPWM中，由于要考虑多电平变流器的中点平衡、开关损耗或其它一些性能问题，一些学者对多电平空间矢量调制的开关序列进行研究，提出了多种不连续空间矢量调制(Discontinuous Pulse Width Modulation，DPWM)方法。然而对于DPWM，在某些开关周期内，存在某一相调制波正好处于多层载波的交界处。当调制波处于相邻载波峰值和谷值临界处时，很容易发生开关器件误导通现象，影响多电平变流器运行的稳定性，特别是在高频或超高频时影响更大。为解决该问题，最常见方法是将载波的峰峰值减小，使相邻载波谷值和峰值之间保留不接触裕量。但实际中如果裕量不够，考虑到实际工况下载波采用方式(同相层叠或反相层叠)、载波调制方式、检测和控制等因素，还会出现误导通的现象；如果裕量充足，会影响载波的峰峰值，进而影响载波的周期。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于载波调制的不连续空间矢量调制的调制波重构方法。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于载波调制的不连续空间矢量调制的调制波重构方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、根据多电平变流器的电平数N，选择N-1重层叠的载波进行调制，设载波u_ck(k＝1,2,3,…,N-1)由上至下依次为u_c1,u_c2,u_c3,…,u_c(N-1)；

步骤2、根据SPWM调制的原理，注入零序分量，得到不连续空间矢量调制的等效调制波u_mi(i＝a,b,c)；

步骤3、调整载波的位置，使得调整后的相邻两个载波中位于上方的载波的谷值大于位于下方的载波的峰值，且使得调整后的相邻两个载波之间的裕量均为△x，得到调整后的载波u′_ck(k＝1,2,3,…,N-1)；