[发明专利]控制N电平逆变器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制领域，特别涉及一种控制N电平逆变器的方法。

背景技术

用于电机的变频调速的控制方法中，主要有电压调速的SPWM法、电流跟踪法和空间矢量法。其中，SPWM控制法着眼于使逆变器输出的电压尽量接近正弦波；电流跟踪控制法则直接着眼于输出电流是否按正弦变化；电压空间矢量控制法是基于磁链的轨迹是由电压空间矢量相加得到，故通过跟踪圆形旋转磁场即可控制PWM电压。

如图1所示，其为2电平结构的三相PWM逆变器与电机连接示意图。其中，三相PWM逆变器包括六个功率开关V1、V2、V3、V4、V5及V6。为使电机对称工作，必须三相同时供电：即在时刻处于不同桥臂的三个功率开关同时导通，而相应桥臂的另三个功率开关则处于关断状态。由此，由逆变器的拓扑结构看，功率开关共有八种工作状态，即功率开关V6、V1、V2导通、功率开关V1、V2、V3导通、功率开关V2、V3、V4导通、功率开关V3、V4、V5导通、功率开关V4、V5、V6导通、功率开关V5、V6、V1导通、功率开关V1、V3、V5导通以及功率开关V2、V4、V6导通共八种状态；如果上桥臂的功率开关导通用“1”来表示，关断用“O”表示，并依abc相顺序依次排列，则八种工作状态可表示为100、110、010、011、001、101与1ll、000八组数字。

对于每一个有效的工作状态，三相电压UAO、UBO和UCO可合成为一个电压空间矢量，例如，对于工作状态100，相应的三相电压UAO、UBO和UCO合成为电压空间矢量u1；对于工作状态110，相应的三相电压UAO、UBO和UCO合成为电压空间矢量u2；……由此，100、110、010、011、001、101与1ll、000八种工作状态各自对应的三相电压UAO、UBO和UCO可分别合成为电压空间矢量u1、u2、u3、u4、u5、u6、u7、u8，其中，电压空间矢量u7与u8为零空间矢量，电压空间矢量u1、u2、u3、u4、u5、u6的幅值相等，相位不同。随着2电平结构的逆变器的工作状态的不断切换，电机电压空间矢量的相位跟着做相应的变化，经过一个周期，电压空间矢量u6的顶端恰好与电压空间矢量u1尾端衔接，也就是，在一个周期后，六个非零电压空间矢量共转过2π角度，形成一个封闭的正六边形，如图2所示，该电压空间矢量运动所形成的六边形轨迹被视为磁链矢量的运动轨迹。

由于由2电平结构的逆变器供电的异步电机只能形成正六边形的旋转磁场，不利于电机的匀速旋转。同样，对于由3电平结构、……或N电平结构的逆变器供电的异步电机，其形成的旋转磁场与圆形相差甚多，因此，需要对控制逆变器开关的控制方法予以改进，以便由逆变器供电的异步电机能形成更为逼近圆形的旋转磁场。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种控制N电平逆变器的方法，以使电机所形成的旋转磁场更逼近圆形。

为达上述目的及其他目的，本发明公开一种控制N电平逆变器的方法，其特征在于包括步骤：a、当由N电平逆变器第i次进入第一开关状态时开始计数、且所计数值等于第一开关状态的第i个预定持续时间时，输出使N电平逆变器进入第二开关状态的状态调整信号，其中，i=1、2、……m，m为大于或等于2的预定常数；b、当由N电平逆变器第j次进入第二开关状态时开始计数、且所计数值等于第二开关状态的第j个预定持续时间时，输出使N电平逆变器进入第一开关状态的状态调整信号，其中，j=1、2、……m-1；c、当由N电平逆变器最后一次进入第二开关状态时开始计数、且所计数值等于第二开关状态的最后一个预定持续时间时，基于该N电平逆变器所控制的电机的转动方向输出使N电平逆变器进入第三开关状态、第一零开关状态或保持第二开关状态的状态调整信号，其中，步骤a与b中各第一开关状态与第二开关状态对应的电压空间矢量以及本步骤中第二开关状态对应的电压空间矢量形成的运动轨迹逼近2π/(2^3(N-1)-2)圆弧。