[发明专利]一种多电平逆变器通用脉宽调制方法

摘要

一种多电平逆变器通用脉宽调制方法，包括以下步骤a.参考输入电压标幺化；b.两电平空间矢量脉宽调制占空比计算；c.参考电压矢量所在层数计算；d.矢量反向映射；e.共模电压抑制；f.产生脉宽调制波；本发明通过简单的两电平空间电压矢量调制算法，计算出逆变器电压矢量切换时间占空比，再对占空比进行矢量压缩，建立起基于电压矢量和电平的映射关系，通过这一系列转换能够有效实现多电平电压的转换。通过电平转换，从而简单快速地输出具有共模电压抑制能力的电压矢量，通过选用特定的脉宽调制输出状态避免了共模电压的产生，这样有效抑制了多电平逆变器输出电压中包含的共模分量。

主权项

一种多电平逆变器通用脉宽调制方法，其特征在于，包括以下步骤：a.参考输入电压标幺化：对于N次电平逆变器，单一的多电平逆变器基值选取为Vnmax/2，其中Vnmax为最大电平数所对应的的电压矢量幅值；开相电机的双逆变器基值选取为3Vnmax/4，线性调制范围为[‑1,1]；b.两电平空间矢量脉宽调制占空比计算：首先将三相静止坐标系下的参考输入电压转换为两相静止坐标系下的参考输入电压，转换公式如下：Vα=(2Va,pu-Vb,pu-Vc,pu)/3Vβ=(Vb,pu-Vc,pu)/3]]>式中，Vα和Vβ为两相静止坐标系下的参考输入电压，Va,pu、Vb,pu和Vc,pu分别为三相静止坐标系下的参考输入电压标幺值；在一个采样周期Ts内，由零电压矢量和相邻的两个基本电压矢量Vk、Vk+1合成参考电压矢量Vsref，计算公式如下：Ts=Tk+Tk+1+T0Vsref=(TkVk+Tk+1Vk+1)/Ts=DkVk+Dk+1Vk+1]]>上式中，k为扇区参考电压矢量所在的扇区号，Tk、Tk+1为两个基本电压矢量的作用时间，Dk、Dk+1为基本电压矢量对应时间的占空比，Dk＝Tk/Ts，Dk+1＝Tk+1/Ts；T0为零电压矢量的作用时间，D0为零电压矢量对应时间的占空比，参考电压矢量Vsref也能够表示为Vα和Vβ的复数形式：Vsref＝Vα+jVβ；所有非零电压矢量幅值为：根据上面公式推导出零电压矢量和两个基本电压矢量的占空比：Dk=3VdcVαsin{(πk)/3}-3VdcVβcos{(πk)/3}Dk+1=-3VdcVαsin{π(k-1)/3}+3VdcVβcos{π(k-1)/3}D0=1-Dk-Dk+1]]>其次，根据上式计算出三个时间占空比，并由如下公式计算出三相占空比：Da=(1+Dk+Dk+1)/2Db=(1-Dk+Dk+1)/2Dc=(1-Dk-Dk+1)/2]]>c.参考电压矢量所在层数计算：通过以上步骤得到的标幺化占空比，即调制波，三相参考电压的最大幅值被约束到[‑1,1]的线性区间内，当前参考电压矢量所在电压平面内的层数为：i＝a,b,c；式中，int代表取整运算；N为逆变器的总电平数；Di为前述步骤计算出的占空比；根据以上公式计算得到的层数和调制波，对调制波在不同的层进行矢量压缩，压缩后的调制波按照两电平脉宽调制进行斩波，完成斩波操作后获得脉宽调制波；压缩后的占空比计算公式如下：Di'＝N·Di+2Lvi‑N‑1,i＝a,b,c；d.矢量反向映射：根据计算得到的参考电压矢量所在层数和斩波后的两电平脉宽调制波，确定选择的多电平逆变器对应电压矢量；e.共模电压抑制：根据上述步骤所得电平，确定具有共模电压抑制的电平；f.产生脉宽调制波：根据上述步骤确定出的具有共模电压抑制的电平，利用电平与逆变器生成的电压矢量映射关系，得到具有共模电压抑制的电压矢量；通过该电压矢量控制逆变器输出电压谐波，提高多电平逆变器的输出电压品质。