[发明专利]用于T型NPC变流器的SVPWM调制方法

摘要

一种用于T型NPC变流器的SVPWM调制方法，以三相调制电压为出发点，直接分析任意调制周期内的开关状态，根据正负母线电压偏差的幅值、方向和调制电压绝对值最大相的电流方向确定补偿量的分配比和补偿方向，据此对小矢量进行可视重新分配。将小矢量分配比例与中点电位偏差幅度相关联，使用比例调节器调节，避免中点电位的Bang‑Bang控制导致的调制电压突变，降低谐波含量。

主权项

1.一种用于T型NPC变流器的SVPWM调制方法，其特征在于，所述调制方法以三相调制电压为出发点，直接分析任意调制周期内T型NPC变流器的开关状态，对小矢量进行可视分配；将小矢量分配比例与中点电位偏差幅度相关联，使用比例调节器调节，避免中点电位的Bang‑Bang控制导致的调制电压突变，降低谐波含量；所述调制方法的步骤如下：步骤1、对T型NPC变流器直流侧上母线直流分压电容C_p及下母线直流分压电容C_n的电压进行采样，直流侧正母线至电容中点N的电压采样值为U_dcp，U_dcp>0，直流侧负母线至电容中点的电压采样值为U_dcn，U_dcn<0；步骤2、计算T型NPC变流器直流上母线与直流下母线之间的母线电压差为ΔU_dc，如公式(a)所示；当直流母线电压偏向于上母线方向时，ΔU_dc>0；当直流母线电压偏向于下母线方向时，ΔU_dc<0；ΔU_dc＝U_dcp+U_dcn   (a)；步骤3、将T型NPC变流器的d、q轴调节器输出值经过坐标变换，转变为三相静止坐标系abc轴下的三相调制电压，分别为A相调制电压u_a，B相调制电压u_b，C相调制电压u_c，所述的三相调制电压幅值相同，相位相差120°；步骤4、确定三相调制电压和三相电流的方向，当i相调制电压为正值时，标记该相调制电压方向为正，令duty_sign[i]＝1；当i相调制电压为负值时，标记该相调制电压方向为负，令duty_sign[i]＝‑1，如式(b)所示；当i相相电流为正值时，标记该相相电流方向为正，令iabc_sign[i]＝1；当i相相电流为负值时，标记该相相电流方向为负，令iabc_sign[i]＝‑1，如式(c)所示；i为相序，i＝a,b,c，duty_sign[i]为i相调制电压方向；iabc_sign[i]为i相电流方向；式中，u_i为i相电压；式中，i_i为i相电流；步骤5、计算三相调制电压的占空比并对其绝对值进行排序，计算每相调制电压的占空比duty[i]，如公式(d)所示；求取各相占空比的绝对值duty_abs[i]，如公式(e)所示；对各相占空比的绝对值进行排序，得到占空比最大值，标记为max，占空比次大值标记为sec，并将占空比值最大的一相的相序i标记为max_i，即max_i＝i；duty[i]＝u_i/(Udc/2)    (d)duty_abs[i]＝duty[i]    (e)；步骤6、计算补偿量的分配比和补偿方向，其中：补偿量分配比rate由母线电压差ΔU_dc经过比例调节器控制输出值决定，如公式(f)所示；补偿量的补偿方向由调制电压绝对值最大一相的相电流的方向iabc_sign[max_i]和母线电压差ΔU_dc的方向共同决定，当调制电压绝对值最大一相的相电流的方向iabc_sign[max_i]和母线电压差ΔU_dc的方向相同时，补偿方向为分配生成的小矢量的方向，补偿方向rate_sign标记为正，rate_sign＝1；反之，补偿方向为分配生成的小矢量的反方向，即原始存在的小矢量方向，补偿方向标记为负，rate_sign＝‑1，如公式(g)所示；待分配矢量总时间为最大占空比绝对值与次大占空比绝对值的差，根据补偿量的分配比和补偿方向得到补偿量dist如公式(h)所示；由公式(h)可知，当母线电压差等于0时，待补偿的小矢量时间和原始存在的小矢量的时间相同，即待补偿的小矢量时间和原始存在的小矢量的时间分别为0.5·(max‑sec)；当调制电压绝对值最大一相的相电流的方向和母线电压差ΔU_dc的方向相同时，待补偿的小矢量时间大于原始存在的小矢量的时间；当调制电压绝对值最大一相的相电流的方向和母线电压差ΔU_dc的方向相反时，待补偿的小矢量时间小于原始存在的小矢量的时间；rate＝K_p·ΔU_dc    (f)dist＝(rate·rate_sign+0.5)·(max‑sec)    (h)；其中：K_p为比例调节器参数；iabc_sign为相电流方向；max_i为占空比最大值相的相序；步骤7、对步骤5计算出的三相占空比duty[i]进行重新分配；重新分配占空比时，根据调制电压绝对值最大相的调制电压的方向duty_sign[max_i]决定减小或增大分配小矢量的占空比，如公式(i)所示；当调制电压绝对值最大相的调制电压的方向标记为正，即duty_sign[max_i]＝1时，在原有占空比duty[i]的基础上减去补偿量dist；当调制电压绝对值最大相的调制电压的方向标记为负，即duty_sign[max_i]＝‑1时，在原有占空比duty[i]的基础上加上补偿量dist；duty[i]＝duty[i]‑dist·duty_sign[max_n]    (i)；步骤8、按照双调制波调制策略得到6路调制波cmpr[i_n]，n＝1，2，如公式(j)所示；再经由T型NPC中的控制部分DSP生成12路互补脉冲，使得T型NPC变流器输出幅值相同、相位差120°的三相正弦波，同时保持直流母线电压中点点位平衡受控；其中：cmpr[i₁]为i相上桥臂调制波；cmpr[i₂]为i相下桥臂调制波。