[发明专利]一种五电平变频器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种五电平变频器控制方法，属于五电平变频器领域。

背景技术

随着电力电子技术、计算机技术和现代控制理论的不断发展，多电平变频器正成为功率电源、电机驱动和电力系统变流等应用领域中最热门的研究方向之一。多电平变频器输出电平数增多，有利于实现输出电压波形的正弦化，减少谐波分量，降低du/dt和di/dt，从而提高了系统运行的可靠性。

实现变频器输出波形正弦化的脉宽调制（PWM）控制算法是变频器系统控制的核心算法之一。常用的PWM算法有特定谐波消除法（SHEPWM）、滞环电流控制法（CFPWM）、载波调制法以及电压空间矢量（SVPWM）等。SVPWM以其较高的直流电压利用率、低开关频率等优势成为如今变频器主要采用的控制算法。但采用传统控制算法，多电平的SVPWM计算量随着电平数的增多急剧增大，很难应用在多电平变频器设备上，这也限制了多电平变频器的发展。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种五电平变频器控制方法，该控制方法能将五电平变频器控制方法进行简化，同时利用冗余开关状态实现中点电位的平衡控制，为实现更高电平数的变频器的电压空间矢量脉宽调制算法的控制提供一种新的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种五电平变频器，包括三相交流电源、交流电抗器、五电平整流装置、五电平逆变装置、电动机、电压传感器、电流传感器、AD转换芯片和数字处理器，三相交流电源通过交流电抗器与五电平整流装置的输入端连接，五电平整流装置的输出端与五电平逆变装置连接，五电平逆变装置与电动机连接，电动机分别与电压传感器和电流传感器连接，且电压传感器和电流传感器通过AD转换芯片与数字处理器连接，数字处理器与五电平整流装置、五电平逆变装置和另一个AD转换芯片连接。

基于上述变频器，其控制方法的步骤如下：

(1)、将空间矢量从传统的三相坐标系进行坐标变换；

(2)、根据参考矢量终点坐标的值确定所在三角形三个顶点的坐标值，即三个基本矢量的坐标，再计算三个顶点对应的作用时间；

(3)、根据已确定三个基本矢量，确定每个矢量对应的所有不同的开关状态；

(4)、定义一个采样周期内顺序输出的开关状态为输出开关序列，则三个矢量的全部冗余开关状态可以组成若干组输出开关序列，通过选择不同的开关序列，实现不同的控制目标；

(5)、根据计算所得的作用时间和所选择的开关序列生成变频器控制脉冲。

本发明的有益效果是：该控制方法只需经过简单的坐标变换，确定所在三角形三个顶点的坐标值，再计算三个顶点对应的作用时间；确定每个矢量对应的所有不同的开关状态；定义输出开关序列，实现不同的控制目标；就可生成变频器控制脉冲，简化了现有五电平变频器的控制方法，同时利用冗余开关状态实现中点电位的平衡控制，为实现更高电平数的变频器的电压空间矢量脉宽调制算法的控制提供了一种新的方法。

附图说明

图1是本发明五电平变频器的控制示意图；

图2是本发明五电平变频器控制方法的流程图；

图3是平面上的三种坐标系；

图4为虚坐标系下的五电平空间矢量图；

图5为参考电压矢量对应的一类小三角形；

图6为参考电压矢量对应的另一类小三角形。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种五电平变频器，包括三相交流电源、交流电抗器、五电平整流装置、五电平逆变装置、电动机、电压传感器、电流传感器、AD转换芯片和数字处理器，三相交流电源通过交流电抗器与五电平整流装置的输入端连接，五电平整流装置的输出端与五电平逆变装置连接，五电平逆变装置与电动机连接，电动机分别与电压传感器和电流传感器连接，且电压传感器和电流传感器通过AD转换芯片与数字处理器连接，数字处理器与五电平整流装置、五电平逆变装置和另一个AD转换芯片连接。

如图2所示，该五电平变频器的控制方法的步骤如下：

(1)、将空间矢量从传统的三相坐标系进行坐标变换；

(2)、根据参考矢量终点坐标的值确定所在三角形三个顶点的坐标值，即三个基本矢量的坐标，再计算三个顶点对应的作用时间；

(3)、根据已确定三个基本矢量，确定每个矢量对应的所有不同的开关状态；