[发明专利]基于α’-β’坐标的星形级联逆变器空间矢量调制方法

说明书

本发明公开了一种基于α'‑β'坐标的星形级联逆变器空间矢量调制方法，针对空间矢量调制算法随着级联单元增加，基本矢量大大增加，存在大量的冗余开关状态矢量，开关状态矢量的选择及其作用时间计算极为复杂等问题，本发明基于α'‑β'坐标系，利用星形连接级联多电平逆变器基本矢量的横坐标、纵坐标、横坐标与纵坐标之和分别对应三相逆变器的三个线电压矢量，以及星形连接三相逆变器的相电压与线电压的关系，采用n个H桥级联的逆变器输出的线电压信号直接控制2n个H桥级联的逆变器的相电压。该方法不需要计算基本矢量对应各相的开关状态信号，不存在计算大量的冗余开关状态矢量，大大简化了级联多电平逆变器空间矢量调制方法。

技术领域

本发明涉及到级联多电平逆变器空间矢量调制方法领域，特指一种基于α'-β'坐标系星形连接方式级联多电平逆变器通用的快速的空间矢量调制方法。

背景技术

级联多电平逆变技术被广泛应用于高压大功率变流器中，其优点是能够利用功率单元的级联，实现分压而有效扩容，由于级联单元模块的不同，又分为全桥级联多电平逆变器(又称为H桥级联多电平逆变器)和半桥级联多电平逆变器(又称为模块化多电平逆变器，简称MMC)。高压大容量H桥级联多电平变流器存在星形和星形两种接线方式，星形接线方式下级联模块承受相电压，因此在低电压情况下能够减少成本，故星形连接的级联多电平逆变拓扑被广泛应用于中高压多电平变流器，典型的应用如静止同步补偿器(StaticSynchronous Compensator,简称STATCOM)。

级联多电平逆变器的调制方法主要分为载波层叠调制、载波移相调制、空间矢量调制等。级联多电平逆变器空间矢量调制方法与载波调制方法相比，具有谐波特性好、电压利用率高、开关损耗低、便于数字实现等优点。但空间矢量调制方法随着级联单元的增加，基本矢量数量大大增加，且对应一个基本矢量，其存在多个冗余开关状态矢量，开关状态矢量的选择及其作用时间计算极为复杂，导致空间矢量调制方法实现困难。

因此，有必要设计一种新的空间矢量调制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于α'-β'坐标的星形级联逆变器空间矢量调制方法，该空间矢量调制方法构思巧妙，易于控制和实施。

发明的技术解决方案如下：

一种基于α'-β'坐标的星形级联逆变器空间矢量调制方法，包括以下步骤：

步骤一：建立α'-β'坐标系；

α'-β'坐标上基本矢量的表达式为：

α'和β'分别表示α'-β'坐标系中基本矢量对应的坐标值；a,b,c分别表示开关状态矢量(a,b,c)的三个分量；

步骤二：在α'-β'坐标系下，建立被控星形连接方式下2n个H桥级联的多电平逆变器输出相电压空间矢量轨迹模型为：

式中，α_pr'和β_pr'分别表示α'-β'坐标系中被控星形连接方式逆变器参考电压矢量的坐标值，m表示第一相电压调制系数；

所述的星形连接方式下2n个H桥级联的多电平逆变器中，每一相由2n个H桥级联；且三相星形连接；

步骤三：在α'-β'坐标系下，构造星形连接方式下n个H桥级联的多电平逆变器输出相电压空间矢量轨迹模型为：

式中，α_p'r'和β_p'r'分别表示α'-β'坐标系中n个H桥级联的逆变器相电压参考矢量的坐标值，m'表示第二相电压调制系数，由于0＜m'≤1，因此

所述的星形连接方式下n个H桥级联的多电平逆变器中，每一相由n个H桥级联；且三相星形连接；