[发明专利]一种三电平载波调制方法

说明书

本发明公开了一种三电平载波调制方法，包含两种模式：当某个开关周期内调制波幅值低于特定值时，采用模式1调制方式，将该相调制波分解成正、负两个调制波，与一个三角载波进行比较，最终得到三电平NPC变流器所有功率开关管的开关序列，并保证满足每只功率开关管的最小脉宽要求。当某个开关周期内调制波幅值大于特定值时，采用模式2调制方式，调制波与两个同相层叠载波进行比较，最终得到三电平NPC变流器所有功率开关管的开关序列，并保证满足功率开关管的最小脉宽要求。本发明解决了三电平载波调制中可能出现的最小脉宽问题，同时，能够保证输出相电压和线电压平均值没有畸变。

技术领域

本发明属于变频器控制技术领域，具体设计一种解决最小脉宽问题的三电平载波调制方法。

背景技术

随着电力电子技术的迅速发展，三电平中点箝位型(Neutral-point-clamped，NPC)变频器在交流驱动、机车牵引、风力发电等大容量、中高电压领域的应用越来越广泛，并向低压领域不断发展。

电力电子功率器件存在最小开通时间和最小关断时间的限制，这就要求脉宽调制输出的脉冲宽度不能无限窄。当脉宽小于功率器件要求的最小开关时间时，器件不能正常工作。因此必须对过窄的脉冲进行处理，使其满足最小脉宽的要求。目前三电平NPC变频器常用的脉宽调制方法主要为空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse width Modulation，SVPWM)SVPWM和载波脉宽调制。SVPWM调制通常采用最近三矢量法(Nearest ThreeVecotrs，N3V)，在特定区域内不可避免出现最小脉宽问题，一般采用将小于最小脉宽的脉冲滤除或扩展为最小脉宽的方法，但改变了一相的脉冲宽度，必然会造成输出的线电压畸变。一些文献中提出基于正弦脉宽调制(Sine Pulse Width Modulation，SPWM)的载波脉宽调制方法中，当某一相调制脉冲出现窄脉冲时，在消除或扩展该窄脉冲的同时，对其它两相脉冲进行相应的补偿，以确保输出的线电压保持不变。但该方法需要对三相脉冲同时进行改变，且在某些情况下，其它两相补偿后的脉冲可能出现新的窄脉冲，影响补偿效果。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出了一种解决最小脉宽问题的三电平载波调制方法，根据本开关周期内调制波幅值的大小，确定采用两种调制模式中的一种，确保解决最小脉宽问题的同时，输出相电压平均值不会产生畸变，从而保证输出线电压平均值不会畸变。

一种三电平载波调制方法，包括两种调制模式：

在一个开关周期内，当调制度小于V_m时，或调制度大于V_m但当前载波周期内调制波V_rx幅值在[-Vm，Vm]之间时，采用模式1调制方式，将调制波V_rx分解成正、负两个调制波V_rx1和V_rx2，与同一个三角载波V_c比较，最终得到所有功率开关管的开关序列。

在一个开关周期内，当调制度较大于V_m，并且当前载波周期内调制波V_rx幅值在[-1，-Vm]或[Vm,1]之间时，采用模式2调制方式，将调制波与两个同相层叠载波V_c1和V_c2进行比较，最终得到所有功率开关管所有功率开关管的开关序列。

当调制波幅值等于V_m时，可采用模式1或模式2该特定值根据所用功率开关管要求的最小脉宽和载波调制的开关周期确定一个合理范围。

上述调制波V_rx为标幺值，幅值范围为[-1，1]；三角载波V_c为标幺值，幅值范围为[-1，1]；x为变流器三相a，b，c；V_m为根据所用功率开关管要求的最小脉宽和载波调制的开关周期确定的合理值。

本发明的有益效果是：