[发明专利]一种增强型虚拟矢量PWM调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强型虚拟矢量PWM调制方法。

背景技术

三电平逆变器凭借其开关器件所受电压低、输出波形质量高等优势，在高压、大功率场合应用日益广泛。然而，中点电位不平衡这一固有问题对三电平逆变器应用的推广有着明显限制。近年来，国内外众多学者针对这一问题做了大量工作。在拓扑结构上，提出了混合箝位三电平拓扑实现了中点电位的自动平衡；从调制方法上，提出了零序分量注入、改变小矢量作用时间等方法也达到了良好效果。

在中点电位不平衡问题中，中点电位三倍基波频率的波动被称为低频波动。中点电位的低频波动对直流电容体积和输出波形质量都有影响。Sergio Busquets-Monge等学者提出的虚拟矢量PWM(Virtual Space Vector PWM,VSVPWM)调制方法通过将传统三电平空间矢量PWM转化为虚拟矢量PWM，实现对中线电流为零的控制，从而消除了中点电位的低频波动。双调制波载波PWM(double-modulation-wave carrier-based PWM,DMWPWM)调制策略本质上与VSVPWM相同，都可以解决低频波动问题。但是这两种方法都属于开环控制，抗干扰能力较差，而且无法消除中点电位的累积直流偏移问题。因此，研究一种既能实现中点电位平衡，又可以完全消除低频波动，且抗干扰能力强的调制方法，对于三电平逆变器的应用推广至关重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明针对二极管箝位(Neutral Point Clamped,NPC)三电平逆变器，提出了一种增强型虚拟矢量PWM调制方法。该方法在虚拟矢量PWM的基础上，加入闭环控制以增强系统抗干扰能力，消除中点电位低频波动，实现中点平衡控制。

为实现上述目的，本发明采用采用如下技术方案：

一种增强型虚拟矢量PWM调制方法，包括：

(1)将空间矢量PWM转化为虚拟矢量，计算出各个虚拟矢量的作用时间占空比；

(2)根据虚拟矢量与实际空间矢量的对应关系，求出三相输出电压在状态P和状态N的持续时间标幺值；

当{S_i1,S_i2,S_i3,S_i4}＝{1,1,0,0}时，用状态P表示；当{S_i1,S_i2,S_i3,S_i4}＝{0,0,1,1}时，用状态N表示；i表示A相、B相或C相；

(3)将上述三相输出电压在状态P和状态N的持续时间标幺值分别作为调制波，得到三相开关状态；

(4)根据两直流电容电压的差值或者中点电位的波动大小对小矢量作用时间进行调整，得到逆变器的PWM输出。

所述步骤(1)中将空间矢量PWM转化为虚拟矢量的具体方法为：

其中,V_VS1、V_VS2为虚拟小矢量，V_VL1、V_VL2为虚拟大矢量，V_VM1为虚拟中矢量，V_POO、V_ONN、V_PPO、V_OON分别为小矢量，V_PON为中矢量，V_PPN、V_PNN为大矢量。

所述步骤(1)中计算出各个虚拟矢量的作用时间占空比的方法具体为：

其中，为参考电压矢量，分别为合成参考电压的最近三电压矢量，d₁、d₂、d₃依次为最近三电压矢量的作用时间占空比。

所述步骤(2)中求出三相输出电压在状态P和状态N的持续时间标幺值的具体方法为：

其中，i表示A相、B相或C相，d_ip表示三相输出电压在状态P的持续时间标幺值；d_in表示三相输出电压在状态N的持续时间标幺值；d_PPN、d_POO、d_PON、d_PNN、d_PPO依次为矢量V_PPN、V_POO、V_PON、V_PNN、V_PPO的作用时间标幺值。