[发明专利]级联多电平逆变器的小波调制方法

说明书

本发明公开了级联多电平逆变器的小波调制方法。本发明提出了一种级联多电平逆变器的小波调制方法。所述级联多电平逆变器的小波调制方法包括以下步骤：根据小波调制法获得小波调制驱动信号WM；生成M‑1个不同开关角θ_i(i＝1,2,…,M‑1)的矩形脉冲信号P_i；将小波调制驱动信号WM和M‑1个脉冲波信号经过一系列逻辑关系后得到级联多电平逆变器各个开关管的驱动信号。常规SPWM方法基波幅值低，对直流电压的利用率低，功率管开关频率高，并且不利于数字处理器的实现，而SVPWM算法复杂，难以在电平数较高的级联逆变器上使用。针对这些问题，本发明适用于任意电平数的等直流源H桥级联多电平逆变器。

技术领域

本发明涉及级联多电平逆变器的调制领域，具体涉及级联多电平逆变器的小波调制方法。

背景技术

近年来，在高压大功率应用领域，多电平功率变换技术得到了广泛关注。与其他形式的多电平逆变器相比，级联多电平逆变器有以下显著优点：①直流侧采用相互独立的直流电压源，无须均压；②具有模块化的结构特点，设计、制造、安装方便，所基于的低压、小容量变换技术成熟，易于控制，系统的可靠性高；③与二极管钳位型多电平变换器和飞跨电容型多电平变换器相比，若输出相同的电平数，串联所需的元器件数目最少；④由于没有电容和钳位二极管的限制，串联结构的电平数相应地可被提高，因而易实现更高电压，更低谐波的要求。由于级联多电平逆变器的广泛应用，对其控制方法研究的重要性也日益凸显出来。常用的级联多电平逆变器的控制方法有正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)。SPWM方法简单，直观，但是其直流电压利用率低，总谐波畸变率大，开关损耗大。SVPWM方法因其高电压利用率，低谐波含量以及硬件电路简单等优点受到了广泛的关注和应用，但是当SVPWM应用于五电平以上的多电平电路时，其控制算法会变得很复杂。

发明内容

本发明为了解决传统级联多电平逆变器控制方法输出电压基波幅值小，功率管开关频率高以及控制方法复杂的问题，提出了级联多电平逆变器的小波调制方法。

对于M个单相H桥级联起来的电平数为(2M+1)的等直流源级联多电平逆变器，为了获得基波频率为f、周期为T(f＝1/T)的输出电压，级联多电平逆变器的调制方法包括以下步骤：

步骤(1)、根据小波调制法获得小波调制驱动信号WM；

步骤(2)、生成M-1个不同开关角θ_i的矩形脉冲信号P_i,其中i＝1,2,…,M-1；

步骤(3)、将小波调制驱动信号WM和M-1个矩形脉冲波信号经过一系列逻辑关系后得到级联多电平逆变器各个开关管的驱动信号。

步骤(1)中根据小波调制法获得小波调制驱动信号WM的过程为：

步骤(1.1)、设定尺度参数j的初始值j₀＝1，采样组序d的初始值d₀＝0；

步骤(1.2)、设定一个采样点为另一个采样点为其中D是采样组数，d＝0,1,2,…,D-1；

步骤(1.3)、在上述两个采样点内形成一个开关脉冲；

步骤(1.4)、S_M(t)是幅值为-1到1、周期为T的正弦波调制信号，S_M(t)＝sin(w_mt)，S′_M(t)是S_M(t)的导数，计算的值并进行判断：

当0≤t_d2<T/2时：

a)如果S′_M(t_d2)>0，则下一组采样组j加1；