[发明专利]一种级联多电平变换器共模电压最小的混合调制方法

说明书

本发明公开一种级联多电平变换器共模电压最小的混合调制方法，通过对参考信号采样，得到最近电平开关状态和距离参考矢量最近的三个空间矢量。通过空间矢量与开关状态之间的映射函数关系和距离参考矢量最近的三个空间矢量的坐标关系，可以直接得到距离参考矢量最近的三个空间矢量对应共模电压最小的开关状态。通过对参考信号采样，得到最近电平开关状态和距离参考矢量最近的三个空间矢量。通过空间矢量与开关状态之间的映射函数关系和距离参考矢量最近的三个空间矢量的坐标关系，可以直接得到距离参考矢量最近的三个空间矢量对应共模电压最小的开关状态，避免了非线性方程求解，有助于SVPWM算法推广应用于n级多电平变换器。

技术领域

本发明属于级联多电平变换器调制技术领域，尤其涉及一种级联多电平变换器共模电压最小的混合调制方法。

背景技术

级联多电平变换器可以根据应用需求增加级联单元数量以增加输出电压的电平数，从而提高变换器的电压等级及容量，优化输出电能参数指标。级联型变换器具有模块化程度高、易于扩展和控制、可靠性好、谐波含量低等特点，在高压大功率场合得到广泛应用。

随着级联多电平变换器拓扑的不断发展，脉宽调制(Pulse Width Modulation—PWM)算法也不断发展。常规的调制算法可以分为以下三类：载波相移脉宽调制(CarrierPhase-Shifted PWM—CPS-PWM)、最近电平调制(Nearest Level Modulation—NLM)、空间矢量脉冲宽度调制(Space Vector Pulse Width Modulation—SVPWM)。CPS-PWM技术通过一系列三角形载波与参考信号比较产生PWM控制信号，相邻载波之间的相移角相同，随着电平数的增加，相移角减少，相移角控制精度和载波同步要求提高，实现难度增加，CPS-PWM只适合于电平数比较少的级联变换器。NLM技术利用取整的方法直接计算距离相电压控制信号采样点最近的两个电平及其相应占空比，实现简单，开关频率低，但由于NLM输出电压中没有特定次谐波，导致滤波器的设计困难，且在电平级数较低时，谐波畸变率大，NLM只适合于电平数比较少的级联变换器。SVPWM技术首先通过克拉克变换将三相参考电压转化为二维直角坐标平面上的参考矢量，然后对参考矢量进行定位，确定距离参考矢量最近的三个空间矢量，依据伏秒平衡原理用最近的三个空间矢量合成参考矢量并计算其相应空间矢量的作用时间，再计算出空间矢量对应的开关状态并判断开关状态切换顺序，最后将开关状态转化为具体的开关器件控制信号，控制各个级联单元的工作，实现对三相变换器的空间矢量调制，SVPWM技术适合任意电平变换器。与传统的CPS-PWM技术相比，SVPWM技术的开关次数减少1/3，直流电压利用率提高15％，且易于实现数字化实时控制，因此得到广泛的应用。但SVPWM实现过程中，计算空间矢量对应的开关状态必须解一个非齐次线性方程组，非齐次线性方程组有无穷个解，考虑到实际应用中级联单元数有限，只有有限个解有意义，即存在一个空间矢量对应多个开关状态(称为冗余开关状态)。冗余开关状态导致计算工作量大、切换路径选择复杂等问题，当级联单元数增加，计算量呈指数上升，SVPWM实现难度大大增加。

发明内容

本发明提供一种级联多电平变换器共模电压最小的混合调制方法，用于至少解决上述冗余开关状态导致计算工作量大、切换路径选择复杂的技术问题。

本发明提供一种级联多电平变换器共模电压最小的混合调制方法，包括：

步骤1：确定α′β′坐标系中的空间矢量V(α′，β′)与开关状态S(a，b，c)之间的映射关系；