[发明专利]一种基于简化SVPWM的三电平逆变间接矢量控制系统

权利要求书

1.一种基于简化SVPWM的三电平逆变间接矢量控制系统，其特征在于:

步骤一、建立基于NPC三电平逆变器主电路，由三相三电平二极管箝位式逆变单元、整流单元、滤波单元组成，逆变器每一相由4个IGBT开关管、4个续流二极管、2个箝位二极管组成；整个三相逆变器直流侧由两个电容Cl、C2串联起来支撑并均衡直流侧电压，其中Cl=C2；

步骤二、利用60°坐标系下的SVPWM简化算法使步骤一中主电路直流侧电容电压平衡；

步骤三、采用坐标变换的方法对其数学模型进行简化：对异步电动机进行处理时，忽略空间谐波，三相绕组在空间互差120°，所产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布；忽略磁路饱和，认为各绕组的自感和互感都是恒定的；忽略铁心损耗；不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响；

步骤四、根据步骤三中的异步电动机动态数学模型和矢量控制的基本原理，以步骤一中的主电路为基础，建立基于NPC三电平逆变器的间接矢量控制系统。

2.如权利要求1所述的一种基于简化SVPWM的三电平逆变间接矢量控制系统，其特征在于：所述的步骤一为，逆变器每相由4个IGBT开关管、4个续流二极管、2个箝位二极管组成；整个三相逆变器直流侧由两个电容Cl、C2串联起来支撑并均衡直流侧电压，其中Cl=C2，通过一定的开关逻辑控制，交流侧产生三种电压的相电压，在输出端合成正弦波，其主电路的动态数学模型为：                                               ，其中、、分别为A、B、C三相相电流，R、L分别为交流侧的电阻值、电感值，为直流侧电压，，、、为逆变器 A、B、C三相的开关函数，、、分别为交流侧A、B、C三相电压源。

3.如权利要求1一种基于简化SVPWM的三电平逆变间接矢量控制系统，其特征在于：所述的步骤二的基于60°坐标系下的SVPWM简化算法为，

步骤一、坐标变换：将NPC三电平逆变器基本空间正六边形矢量图采用非正交的60°坐标系，即坐标系来代替传统的正交坐标系，由Clark变换，并按小矢量的长度为的规定，将基本空间矢量图归一化；

步骤二、基本矢量的确定：经过归一化处理后，将所有空间矢量的坐标值归一为整数，采用电压空间矢量坐标值向上和向下取整的方法，及最近三矢量原则来确定合成参考空间矢量的基本空间矢量、、；

步骤三、矢量作用时间的计算：对于一个给定的参考电压空间矢量，由伏秒平衡原理，为PWM中断周期，计算出由步骤三确定的各个基本矢量的作用时间、、；

步骤四、输出开关状态的确定：取最近三矢量为：，该基本矢量对应的开关状态为：，则开关矢量可记为：，根据大矢量、中矢量、正小矢量、负小矢量对中点电压的影响，选择不同的，就可以选择不同的冗余矢量，得到三个最近基本矢量所对应的全部开关状态，得到不同的开关序列脉冲，通过对三电平逆变器开关管的导通与关断进行控制，控制中点电压平衡。

4.如权利要求1一种基于简化SVPWM的三电平逆变间接矢量控制系统，其特征在于：所述的步骤四为，根据矢量控制的基本方程，建立基于转差频率矢量控制调速系统，系统主电路采用了SVPWM电压型三电平逆变器, 转速采取转差频率控制, 即异步电动机定子角频率由转子角频率和转差角频率 组成()；其矢量控制方程如下：，，，式中为电磁转矩，为异步电机的磁极对数，为转子互感，为转子绕组自感，、分别为定子电流的励磁分量和转矩分量，为转子磁链，为转子时间常数，为微分算子，本系统采用磁通不变的控制，则；由矢量控制方程得到定子电流的励磁分量和转矩分量，系统相应的将电流控制转换为电压控制，其变换关系为：，式中,为定子电压的励磁分量和转矩分量，为漏磁系数（），,经过两相旋转坐标系/三相静止坐标系的变换，得到SVPWM逆变器的电压控制信号，并控制逆变器的输出电压，从而使异步电动机拖动负载运行。