[发明专利]一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法和装置

说明书

本发明提供了一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法和装置，包括根据中矢量位置将电压空间矢量六边形模型进行划分；将参考电压矢量所在扇区作为目标调制扇区；根据修改后的特征桥臂在目标调制扇区内的开关状态值对目标调制扇区内的全部电压矢量进行更新；并对参考电压矢量进行更新得到当前参考电压矢量；根据当前参考电压矢量、更新后的全部电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，确定出目标电平矢量，计算目标电平矢量的作用时间以及作用序列；将目标电平矢量中的开关状态值进行恢复，以完成三电平空间矢量调制操作，本发明提供的方法和装置，简化三电平矢量序列生成的过程，便于数字实现。

技术领域

本发明涉及一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法和装置，属于三电平变换器调制技术领域。

背景技术

自1981年三电平结构被提出以来，该拓扑已在例如中、高压交流电动机传动、柔性交流输电和电网无功功率补偿与吸收等多个领域得到广泛应用。与传统两电平结构相比，该结构具有如下优点：①功率管承受的电压为直流侧一半；②在相同开关频率下，输出谐波含量大幅降低；③单个器件开关损耗降低。

目前已经提出了多种可用于三电平变换器的调制算法，包括正弦载波PWM(SPWM)、指定谐波消去PWM(SHEPWM)和空间矢量调制(SVPWM)方法。其中，空间矢量调制因其电压利用率高、输出波形谐波含量低、易于数字化实现等诸多优点，更是国内外研究人员研究的热点。

空间矢量调制的原理为普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥。这六个开关器件组合起来它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区，利用这六个基本有效矢量和两个零量，可以合成360度内的任何矢量。当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量，而后用这两个基本矢量去表示，而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。用电压矢量按照不同的时间比例去合成所需要的电压矢量。从而保证生成电压波形近似于正弦波。

目前的三电平空间矢量调制方法如图2所示，根据长矢量的位置可以将电压空间矢量六边形划分为六个扇区，每一个大扇区又能划分为1、2、3、4四个子区。现有的三电平空间矢量调制原理为，首先需要知道参考电压矢量所在的扇区位置，包括大扇区和大扇区内的子扇区，然后在扇区内选取合适的电压矢量，计算每个电压矢量作用的时间，确定所有矢量作用的先后顺序，以最后得到实际输出电压矢量。在上述这个过程中，因为三电平存在大量的冗余矢量，例如图2中位于第一扇区的矢量(100)和(211)，两者开关状态不同，但产生的交流输出电压相同，所以目前的三电平空间矢量调制矢量序列的生成存在很高的复杂性，在实际应用中需要进行大量的运算和判断，并不利于数字实现。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法和装置，该系统简化三电平矢量序列生成的过程，便于数字实现。

一种便于数字实现的三电平空间矢量调制方法，包括如下步骤：

根据三电平变换器的电压空间矢量六边形模型中的中矢量位置，将电压空间矢量六边形模型划分为六个扇区，每个扇区内包括多个电压矢量；

将参考电压矢量所在扇区作为目标调制扇区；

识别和调整目标调制扇区中的特征桥臂，将目标调制扇区内三相桥臂的开关状态值从三种状态值转为两种状态值，并根据修改后的特征桥臂在目标调制扇区内的开关状态值对目标调制扇区内的电压矢量进行更新；

对参考电压矢量进行更新，得到当前参考电压矢量；

根据当前参考电压矢量、目标调制扇区内更新后的电压矢量，利用两电平空间矢量调制算法，从目标调制扇区内确定出多个电压矢量作为用于合成当前参考电压矢量的目标电压矢量，计算目标电压矢量的作用时间以及作用序列；

将目标电压矢量中特征桥臂的开关状态值恢复为修改前的开关状态值，以完成在目标调制扇区的三电平空间矢量调制操作。