[发明专利]一种NPC三电平逆变器最近三矢量混合调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流逆变器变频调制领域，尤其涉及一种NPC三电平逆变器最近三矢量混合调制方法。

背景技术

中点箝位型(neutral point clamped，NPC)三电平逆变器开关器件承受的电压仅为直流母线电压的一半，因此特别适用于中高压交流领域，由于其直流侧使用两电容分压，工作时易产生中点电位不平衡问题，进而影响逆变系统的稳定运行及输出性能。同时，随着大功率逆变系统的功率等级越来越高及应用范围越来越广，开关损耗作为总的功率损耗的主体，成为一个亟待解决的问题，降低开关损耗有利于解决系统性能和散热之间的关系。

为了抑制中电点位波动，目前国内外提出的调制策略多会引起较高的开关频率，增加了逆变系统的开关损耗，而且算法复杂。

发明内容

本发明提供了一种NPC三电平逆变器最近三矢量混合调制方法，本发明在减少开关频率的情况下使中点电位波动得到有效抑制，详见下文描述：

一种NPC三电平逆变器最近三矢量混合调制方法，所述方法包括以下步骤：

获取三矢量四状态调制方法下控制平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子；

根据平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子的取值选取三矢量四状态调制方法或全状态调制方法；

生成三矢量四状态调制方法或全状态调制方法的开关序列。

其中，所述根据平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子的取值选取三矢量四状态调制方法或全状态调制方法具体为：

若两个小矢量的占空比分配因子k_S1和k_S2都在[0,1]内，则采用三矢量四状态调制方法，否则采用全状态调制方法。

所述生成三矢量四状态调制方法的开关序列具体为：

求解三矢量四状态的小矢量占空比分配因子，并以此对小矢量冗余开关状态进行作用占空比分配，遵循开关序列内开关次数最少的原则选择开关序列。

所述生成全状态调制方法的开关序列具体为：

求解全状态的小矢量占空比分配因子，并以此对小矢量冗余开关状态进行作用占空比分配，遵循开关序列内开关次数最少的原则选择开关序列。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明将全状态调制方法与三矢量四状态调制方法结合起来，算法简单。利用本发明进行三电平逆变器的调制，在基本保证中点电位平衡控制效果的情况下，能够有效降低开关频率，从而有利于降低系统的开关损耗。

附图说明

图1为NPC三电平逆变器最近三矢量混合调制策略的流程图；

图2为三矢量四状态调制方法在第一扇区产生的一个开关序列示意图；

图3为全状态调制方法在第一扇区产生的一个开关序列示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了更好地满足充分公开，方便理解的要求，现将本发明实施例中用到的多个专业术语进行如下描述，该些专业术语均为本领域技术人员所公知，在教科书、期刊杂志中均可以查到，说明如下：

1、最近三矢量调制方法：即选择离参考矢量距离最近的三个矢量来合成参考矢量。

2、零矢量：矢量模长为0，位于空间矢量图的中心，每个零矢量对应3个开关状态。本专利所使用的零矢量只采用三相全为零电平的开关状态。

3、小矢量：矢量模长为直流侧电压1/3倍的基本空间矢量，位于空间矢量图中小六边形的六个顶点，每个小矢量对应2个开关状态。

4、正小矢量开关状态：是小矢量的一个开关状态，产生的中点电流与规定的中点电流正方向相同。

5、负小矢量开关状态：是小矢量的一个开关状态，产生的中点电流与规定的中点电流正方向相反。

6、中矢量：矢量模长为直流侧电压倍的基本空间矢量，位于空间矢量图中大六边形内切圆与大六边形的交点，每个中矢量对应1个开关状态。

7、大矢量：矢量模长为直流侧电压2/3倍的基本空间矢量，位于空间矢量图中大六边形的六个顶点，每个大矢量对应1个开关状态。

8、三矢量四状态调制方法：当离参考矢量最近的三个矢量共含有五个开关状态时，舍弃一个小矢量的开关状态，只使用四个开关状态合成参考矢量的调制方法。

9、全状态调制方法：使用离参考矢量最近的三个矢量的全部开关状态合成参考矢量的调制方法。

10、伏秒平衡原理：各基本矢量与其作用时间之积等于参考矢量与采样周期之积。