[发明专利]一种级联多电平变换器零序电压最小空间矢量调制方法

权利要求书

1.一种级联多电平变换器零序电压最小空间矢量调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对三个相电压参考信号u_ra,u_rb,u_rc采样，计算得到α'-β'坐标系上的参考矢量

式中，α_r和β_r表示参考矢量的坐标分量，对α_r和β_r取整得：

式中int(*)为取整函数，确定距离参考矢量最近的四个基本矢量分别为基本矢量组成单位正方形；

步骤二：α'-β'坐标系上基本矢量与开关状态S(a,b,c)之间的映射函数为：

α和β分别表示基本矢量对应的坐标分量，S(a,b,c)称为基本矢量对应的开关状态，S表示开关状态名称，a,b,c分别表示三个相电压对应的电平，对于n级H桥级联型多电平变换器，a,b,c∈[±n,±(n-1),±(n-2),...,±2,±1,±0]；

步骤三：根据零序电压N最小的要求，构造约束函数：

N＝a+b+c＝0 (4)

步骤四：联立公式(3)和(4)得：

步骤五：判断(α_r+β_r)-(α₀+β₀)是否大于等于1，确定距离参考矢量最近的三个基本矢量，用这三个最近的基本矢量合成参考矢量根据伏秒平衡原理计算三个基本矢量的作用时间，将基本矢量代入公式(5)，计算基本矢量对应的开关状态；

步骤六：确定三个基本矢量对应开关状态的切换顺序，采用五段算法实现空间矢量调制；

所述的步骤六中，首先计算基本矢量对应的冗余开关状态个数g：

g＝2n-max{a,b,c}+min{a,b,c} (10)

根据公式(10)可计算三个基本矢量或对应的冗余开关状态个数分别为g₀,g₁,g₂或g₁,g₂,g₃：

g₀＝2n-max{a₀”,b₀”,c₀”}+min{a₀”,b₀”,c₀”}；

g₁＝2n-max{a₁”,b₁”,c₁”}+min{a₁”,b₁”,c₁”}；

g₂＝2n-max{a₂”,b₂”,c₂”}+min{a₂”,b₂”,c₂”}；

g₃＝2n-max{a₃”,b₃”,c₃”}+min{a₃”,b₃”,c₃”}；

其中，基本矢量对应的开关状态为S₁(a₁”,b₁”,c₁”)、S₂(a₂”,b₂”,c₂”)和S₃(a₃”,b₃”,c₃”)；

基本矢量对应的开关状态为S₀(a₀”,b₀”,c₀”)、S₁(a₁”,b₁”,c₁”)和S₂(a₂”,b₂”,c₂”)；

根据开关状态切换最优的原则，判断开关状态切换顺序，有以下两种情况；

情况1：当(α_r+β_r)-(α₀+β₀)≥1时，计算函数mod((g₁+g₂+g₃),3)得到两种情况：

当mod((g₁+g₂+g₃),3)＝1时，三个基本矢量中的一个基本矢量对应的冗余开关状态个数会比其他两个基本矢量多一个冗余开关状态，将g₁,g₂,g₃中最大的那个对应的开关状态作为第一个切换的开关状态，与这个开关状态差值为±1的开关状态作为第二个切换的开关状态，剩下那个即为第三个切换的开关状态；

当mod((g₁+g₂+g₃),3)＝2时，三个基本矢量中的一个基本矢量对应的冗余开关状态个数会比其他两个基本矢量少一个冗余开关状态，将g₁,g₂,g₃中最小的那个对应的开关状态作为第三个切换的开关状态，与这个开关状态差值为±1的开关状态作为第二个切换的开关状态，剩下那个即为第一个切换的开关状态；

根据计算所得结果，存在六种切换顺序，采用五段算法实现，合成参考矢量的开关状态切换顺序为：

①计算所得切换顺序为S₁,S₂,S₃，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₁→S₂→S₃→S₂→S₁，对应的作用时间分别为t₁/2→t₂/2→t₃→t₂/2→t₁/2；

②计算所得切换顺序为S₁,S₃,S₂，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₁→S₃→S₂→S₃→S₁，对应的作用时间分别为t₁/2→t₃/2→t₂→t₃/2→t₁/2；

③计算所得切换顺序为S₂,S₁,S₃，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₂→S₁→S₃→S₁→S₂，对应的作用时间分别为t₂/2→t₁/2→t₃→t₁/2→t₂/2；

④计算所得切换顺序为S₂,S₃,S₁，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₂→S₃→S₁→S₃→S₂，对应的作用时间分别为t₂/2→t₃/2→t₁→t₃/2→t₂/2；

⑤计算所得切换顺序为S₃,S₁,S₂，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₃→S₁→S₂→S₁→S₃，对应的作用时间分别为t₃/2→t₁/2→t₂→t₁/2→t₃/2；

⑥计算所得切换顺序为S₃,S₂,S₁，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₃→S₂→S₁→S₂→S₃，对应的作用时间分别为t₃/2→t₂/2→t₁→t₂/2→t₃/2；

情况2：当(α_r+β_r)-(α₀+β₀)＜1时，计算函数mod((g₀+g₁+g₂),3)得到两种情况：

当mod((g₀+g₁+g₂),3)＝1时，三个基本矢量中的一个基本矢量对应的冗余开关状态个数会比其他两个基本矢量多一个冗余开关状态，将g₀,g₁,g₂中最大的那个对应的开关状态作为第一个切换的开关状态，与这个开关状态差值为±1的开关状态作为第二个切换的开关状态，剩下那个即为第三个切换的开关状态；

当mod((g₀+g₁+g₂),3)＝2时，三个基本矢量中的一个基本矢量对应的冗余开关状态个数会比其他两个基本矢量少一个冗余开关状态，将g₀,g₁,g₂中最小的那个对应的开关状态作为第三个切换的开关状态，与这个开关状态差值为±1的开关状态作为第二个切换的开关状态，剩下那个即为第一个切换的开关状态；

根据计算所得结果，存在六种切换顺序，采用五段算法实现，合成参考矢量的开关状态切换顺序为：

①计算所得切换顺序为S₀,S₁,S₂，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₀→S₁→S₂→S₁→S₀，对应的作用时间分别为t₀/2→t₁/2→t₂→t₁/2→t₀/2；

②计算所得切换顺序为S₀,S₂,S₁，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₀→S₂→S₁→S₂→S₀，对应的作用时间分别为t₀/2→t₂/2→t₁→t₂/2→t₀/2；

③计算所得切换顺序为S₁,S₀,S₂，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₁→S₀→S₂→S₀→S₁，对应的作用时间分别为t₁/2→t₀/2→t₂→t₀/2→t₁/2；

④计算所得切换顺序为S₁,S₂,S₀，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₁→S₂→S₀→S₂→S₁，对应的作用时间分别为t₁/2→t₂/2→t₀→t₂/2→t₁/2；

⑤计算所得切换顺序为S₂,S₀,S₁，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₂→S₀→S₁→S₀→S₂，对应的作用时间分别为t₂/2→t₀/2→t₁→t₀/2→t₂/2；

计算所得切换顺序为S₂,S₁,S₀，合成参考矢量的开关状态切换顺序为S₂→S₁→S₀→S₁→S₂，对应的作用时间分别为t₂/2→t₁/2→t₀→t₁/2→t₂/2。