[发明专利]谐波与中点电位协同控制的同步过调制算法

权利要求书

1.谐波与中点电位协同控制的同步过调制算法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据二极管钳位的三电平逆变器拓扑结构，在一个基波周期内分别进行30次参考电压矢量采样，30个参考电压矢量为U_ref1~ U_ref30，将所述30个参考电压矢量U_ref1~ U_ref30的幅值U_m与2/3倍直流母线电压U_dc求比值得到调制度n；

S2，对于所述30个参考电压矢量U_ref1~ U_ref30，分别设计4段式矢量合成方式，第一次采样的参考电压矢量u_ref1由+-0；+--；+-0；+00四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_a，i_c；第二次采样的参考电压矢量u_ref2由+00；+-0；+--；0--四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_c；第三次采样的参考电压矢量u_ref3由0--；+--；+--；0--四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为i_a，0；第四次采样的参考电压矢量u_ref4由0--；+--；+0-；+00四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_b；第五次采样的参考电压矢量u_ref5由+00；+0-；+--；+0-四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_a，i_b；第六次采样的参考电压矢量u_ref6由+0-；++-；+0-；00-四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_c，i_b；第七次采样的参考电压矢量u_ref7由00-；+0-；++-；++0四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_b；第八次采样的参考电压矢量u_ref8由++0；++-；++-；++0四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为i_c，0；第九次采样的参考电压矢量u_ref9由++0；++-；0+-；00-四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_a；第十次采样的参考电压矢量u_ref10由00-；0+-；++-；0+-四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_c，i_a；第十一次采样的参考电压矢量u_ref11由0+-；-+-；0+-；0+0四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_b，i_a；第十二次采样的参考电压矢量u_ref12由0+0；0+-；-+-；-0-四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_a；第十三次采样的参考电压矢量u_ref13由-0-；-+-；-+-；-0-四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为i_b，0；第十四次采样的参考电压矢量u_ref14由-0-；-+-；-+0；0+0四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_c；第十五次采样的参考电压矢量u_ref15由0+0；-+0；-+-；-+0四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_b，i_c；第十六次采样的参考电压矢量u_ref16由-+0；-++；-+0；-00四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_a，i_c；第十七次采样的参考电压矢量u_ref17由-00；-+0；-++；0++四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_c；第十八次采样的参考电压矢量u_ref18由0++；-++；-++；0++四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为i_a，0；第十九次采样的参考电压矢量u_ref19由0++；-++；-0+；-00四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_b；第二十次采样的参考电压矢量u_ref20由-00；-0+；-++；-0+四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_a，i_b；第二十一次采样的参考电压矢量u_ref21由-0+；--+；-0+；00+四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_c，i_b；第二十二次采样的参考电压矢量u_ref22由00+；-0+；--+；--0四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_b；第二十三次采样的参考电压矢量u_ref23由--0；--+；--+；--0四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为i_c，0；第二十四次采样的参考电压矢量u_ref24由--0；--+；0-+；00+四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_a；第二十五次采样的参考电压矢量u_ref25由00+；0-+；--+；0-+四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_c，i_a；第二十六次采样的参考电压矢量u_ref26由0-+；+-+；0-+；0-0四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_b，i_a；第二十七次采样的参考电压矢量u_ref27由0-0；0-+；+-+；+0+四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_a；第二十八次采样的参考电压矢量u_ref28由+0+；+-+；+-+；+0+四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为i_b，0；第二十九次采样的参考电压矢量u_ref29由+0+；+-+；+-0；0-0四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为0，i_c；第三十次采样的参考电压矢量u_ref30由0-0；+-0；+-+；+-0四个基本电压矢量按顺序对参考电压矢量进行合成；其基本小矢量的中点电流i_o1和基本中矢量的中点电流i_o2分别为-i_b，i_c；

其中，所有基本电压矢量表示如下：+表示逆变模块上桥臂1管和2管导通，下桥臂3管和4管关断；0表示上桥臂1管关断、2管导通，下桥臂3管导通、4管关断；-表示上桥臂1管和2管关断，下桥臂3管和4管导通；对于每一相桥臂，+、0、-中任取三个形成的任意一种组合均对应一个基本电压矢量，共3个桥臂形成3³=27个基本电压矢量；

S3，根据所述调制度n和所述4段式矢量合成方式，并采用面积等效原理计算基本电压矢量的作用时间的取值范围，所述基本电压矢量的作用时间包括基本小矢量的作用时间A、基本中矢量的作用时间B、基本大矢量的作用时间C；

S4，令ΔU₀表示中点电位，f为中点电位控制介入阈值，根据以下步骤求出基本小矢量的作用时间A、基本中矢量的作用时间B、基本大矢量的作用时间C的最优取值A_best、B_best、C_best；

（1）根据傅立叶分析和5、7次谐波最小原则，可以确定第一组所述基本小矢量的作用时间A、所述基本中矢量的作用时间B和所述基本大矢量的作用时间C的取值A₀、B₀、C₀；

（2）令A=0，得到第二组所述基本小矢量的作用时间A₁、所述基本中矢量的作用时间B₁和所述基本大矢量的作用时间C₁的取值；

（3）令A=max，得到第三组所述基本小矢量的作用时间A₂、所述基本中矢量的作用时间B₂和所述基本大矢量的作用时间C₂的取值；max为A的取值最大值，A的取值最大值为：

,

其中，A为基本小矢量的作用时间，Δt为采样间隔，n为调制度；

（4）当中点电位属于-f~+f范围内时： 确定第一组所述基本小矢量的作用时间A、所述基本中矢量的作用时间B和所述基本大矢量的作用时间C的第一组取值A₀、B₀、C₀为最优取值A_best、B_best、C_best；

（5）当中点电位不属于-f~+f范围内时：将第二组取值A₁、B₁、C₁和第三组取值A₂、B₂、C₂分别带入中点电位预测方程：

,

其中，ΔU₀表示中点电位，U_dc1为上母线电容电压值，U_dc2为下母线电容电压值，i_o1为基本小矢量的中点电流，i_o2为基本中矢量的中点电流，A为基本小矢量的作用时间，基本中矢量的作用时间B ，F为母线电容，为定子角频率；

将中点电位ΔU₀更接近0的一组令为所述基本小矢量的作用时间A、所述基本中矢量的作用时间B和所述基本大矢量的作用时间C的最优取值A_best、B_best、C_best；

 S5，按照所述基本小矢量的作用时间A_best、所述基本中矢量的作用时间B_best和所述基本大矢量的作用时间C_best的最优取值进行4段式矢量合成，并通过调制模块作用于开关器件。