[发明专利]三相五电平逆变器低共模电压调制的载波实现方法

摘要

本发明公开了一种三相五电平逆变器低共模电压调制的载波实现方法。采样三相原始调制波并计算最小零序分量。由三相原始调制波和最小零序分量确定载波相位。在三相原始调制波上叠加最小零序分量，得到三相中间调制波。并根据三相中间调制波的位置确定所处载波的上下边界。计算三相中间调制波到上下边界的距离，并求得最小上下边界距离。用得到的最小距离求得零序分量。在三相中间调制波上叠加零序分量得到修正后的三相调制波。最后将修正后的三相调制波与三相载波比较，生成PWM波控制五电平逆变器。本发明可以实现共模电压低，飞跨电容电压波动小，谐波畸变低等优点；由于采用载波实现，实现简单，控制便捷，易于推广到实际工程中。

主权项

1.一种三相五电平逆变器低共模电压调制的载波实现方法，本控制方法所涉及的三相五电平逆变器每相电路拓扑相同并为如下结构：直流母线总电压为Vdc，直流侧设置有两只串联的电容C1和电容C2，电容C1正极连接逆变器输入正极，电容C1负极与电容C2正极连接点定义为逆变器中点；包含8只开关管，即开关管Ski，i＝1，2，3......8，k＝a，b，c，其中k表示逆变器的三相电路，即a相，b相，c相；开关管Sk1、开关管Sk5、开关管Sk7、开关管Sk8、开关管Sk6、开关管Sk4相串联，开关管Sk1发射极连接开关管Sk5集电极，开关管Sk5发射极连接开关管Sk7集电极，开关管Sk7发射极连接开关管Sk8集电极，开关管Sk8发射极连接开关管Sk6集电极，开关管Sk6发射极连接开关管Sk4集电极；开关管Sk1集电极连接电容C1正极，开关管Sk4发射极连接电容C2负极，开关管Sk7集电极与开关管Sk8发射极间并联飞跨电容Cf，电容Cf正极与开关管Sk7集电极相连，开关管Sk1发射极与逆变器中点间并联开关管Sk2，开关管Sk1发射极与开关管Sk2的集电极相连，开关管Sk4集电极与逆变器中点间并联开关管Sk3，开关管Sk3发射极与开关管Sk4集电极相连，开关管Sk2发射极与开关管Sk3集电极都与逆变器中点相连；本载波实现方法包括对三相原始调制波的采样，其特征在于包括以下步骤：步骤1，采样三相原始调制波Va、Vb、Vc，并在三相原始调制波的基础上计算最小零序分量V0min，其中，Vmax为三相原始调制波Va、Vb、Vc中的最大值，Vmin为三相原始调制波Va、Vb、Vc中的最小值，||表示或运算；步骤2，确定三相载波相位；所述载波为四条层叠的三角载波，其定义与范围如下：载波一Trik1，范围为[‑1，‑0.5)；载波二Trik2，范围为[‑0.5,0)；载波三Trik3，范围为[0,0.5)；载波四Trik4，范围[0.5,1]，其中k＝a，b，c；三相内四条载波相位相同，即Trik1、Trik2、Trik3、Trik4相位相同，相与相之间的相位分为以下两种状态：状态一：当V0min＝0时，相与相之间载波相位相同；状态二：当V0min≠0时，|V|max与|V|min所对应的相的载波相位相同，|V|mid的载波相位与|V|max、|V|min相差180度，其中|V|max为三相原始调制波幅值绝对值的最大值，|V|min为三相原始调制波幅值绝对值的最小值，|V|mid为三相原始调制波的中间值；步骤3，用步骤1采样所得的三相原始调制波和计算所得的最小零序分量V0min求得三相中间调制波Va*、Vb*、Vc*，即Va*＝Va+V0min；Vb*＝Vb+V0min；Vc*＝Vc+V0min；步骤4，根据三相中间调制波Va*、Vb*、Vc*的位置，确定Va*所处载波的上边界Hah和Va*所处载波的下边界Hal、Vb*所处载波的上边界Hbh和Vb*所处载波的下边界Hbl、Vc*所处载波的上边界Hch和Vc*所处载波的下边界Hcl；当‑1≤Va*<‑0.5时，Hal＝‑1，Hah＝‑0.5；当‑0.5≤Va*<0时，Hal＝‑0.5，Hah＝0；当0≤Va*<0.5时，Hal＝0，Hah＝0.5；当0.5≤Va*<1时，Hal＝0.5，Hah＝1；当‑1≤Vb*<‑0.5时，Hbl＝‑1，Hbh＝‑0.5；当‑0.5≤Vb*<0时，Hbl＝‑0.5，Hbh＝0；当0≤Vb*<0.5时，Hbl＝0，Hbh＝0.5；当0.5≤Vb*<1时，Hbl＝0.5，Hbh＝1；当‑1≤Vc*<‑0.5时，Hcl＝‑1，Hch＝‑0.5；当‑0.5≤Vc*<0时，Hcl＝‑0.5，Hch＝0；当0≤Vc*<0.5时，Hcl＝0，Hch＝0.5；当0.5≤Vc*<1时，Hcl＝0.5，Hch＝1；步骤5，先根据步骤4得到的上、下边界，求出三相中间调制波Va*、Vb*、Vc*到上边界和下边界的距离，然后进行比较，得到最小上边界距离Dminh和最小下边界距离Dminl；Va*到Va*所处载波的上边界Hah的距离为Dah，Dah＝Hah‑Va*；Va*到Va*所处载波的下边界Hal的距离为Dal，Dal＝Va*‑Hal；Vb*到Vb*所处载波的上边界Hbh的距离为Dbh，Dbh＝Hbh‑Vb*，Vb*到Vb*所处载波的下边界Hbl的距离为Dbl，Dbl＝Vb*‑Hbl；Vc*到Vc*所处载波的上边界Hch的距离为Dch，Dch＝Hch‑Vc*；Vc*到Vc*所处载波的下边界Hcl的距离为Dcl，Dcl＝Vc*‑Hcl；比较Dah、Dbh、Dch得出最小上边界距离Dminh；比较Dal、Dbl、Dcl得出最小下边界距离Dminl；步骤6，根据步骤5得到的最小上边界距离Dminh、最小下边界距离Dminl求得零序分量V0；步骤7，在三相中间调制波Va*、Vb*、Vc*上叠加零序分量V0得到修正后的三相调制波Vanew、Vbnew、Vcnew，即Vanew＝Va*+V0；Vbnew＝Vb*+V0；Vcnew＝Vc*+V0；步骤8，将修正后的三相调制波Vanew、Vbnew、Vcnew与载波比较，生成PWM波控制逆变器；具体包括以下步骤：1)设两个相邻的载波周期分为一组，将每组内的第一个载波周期定义为T1，第二个载波周期定义为T2；1表示开关管开通，0表示开关管关断；2)将修正后的三相调制波Vanew、Vbnew、Vcnew表述为Vknew，k＝a，b，c；3)将Vknew与载波进行比较，并生成如下PWM波控制逆变器：当Vknew≥0时，开关管Sk1，Sk3始终为1，Sk2，Sk4始终为0；当0.5≤Vknew≤1时，在T1内，Sk5始终为1，Sk6始终为0，Sk7,Sk8的开关状态由Vknew与Trik4比较决定，当Vknew≥Trik4时，Sk7为1，Sk8为0，当Vknew

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