[发明专利]一种基于移相空间矢量调制方法的H桥级联多电平逆变器

摘要

本发明公开了一种基于移相空间矢量调制方法的H桥级联多电平逆变器，包括逆变器本体以及控制器；控制器用于向逆变器本体中的功率开关发送PWM脉冲；逆变器本体包括3n个H桥单元，n为每一相H桥的串联级数；A、B、C三相中，每一相具有n个串联的H桥，串联是指n个H桥的输出侧串联；串联的H桥交流端的一端接A或B或C端，另一端接N点；每一个H桥的输入侧接直流电源，H桥的功率开关由PWM脉冲驱动；控制器基于移相空间矢量调制方法形成所述的PWM信号。本逆变器驱动简单，易于实施。

主权项

1.一种基于移相空间矢量调制方法的H桥级联多电平逆变器，其特征在于，包括逆变器本体以及控制器；控制器用于向逆变器本体中的功率开关发送PWM信号；逆变器本体包括3n个H桥单元，n为每一相H桥的串联级数；A、B、C三相中，每一相具有n个串联的H桥，串联是指n个H桥的输出侧串联；串联的H桥交流端的一端接A或B或C端，另一端接N点；每一个H桥的输入侧接直流电源，H桥的功率开关由PWM脉冲驱动；控制器基于移相空间矢量调制方法形成所述的PWM信号；移相空间矢量调制方法中，基于两电平空间矢量调制的参考矢量轨迹模型进行矢量调制，所述的两电平空间矢量调制的参考矢量轨迹模型是指基于α'‑β'坐标的参考矢量轨迹模型；将传统空间矢量调制技术所采用的α‑β坐标系经过逆时针旋转45°并压缩轴向比例所得到的坐标系即为α'‑β'坐标系，有：在α'‑β'坐标系中，有：其中，α'和β'分别表示α'‑β'坐标系的横坐标和纵坐标，a、b、c分别表示级联多电平逆变器一级的三相输出电平，a、b、c可以取0和1两个电平，0表示低电平，1表示高电平；α'‑β'坐标系具有7个基本矢量：V₀(0,0)或V₇(0,0)、V₁(1,‑1)、V₂(1,0)、V₃(0,1)、V₄(‑1,1)、V₅(‑1,0)、V₆(0,‑1)，V_j(*,*)表示基本矢量，其中(*,*)表示该基本矢量的坐标；7个基本矢量有1个零矢量V₀或V₇，6个非零矢量V₁、V₂、V₃、V₄、V₅和V₆；α'‑β'坐标系中的6个非零基本矢量构成一个六边形；两个相邻的非零矢量与零矢量组成一个扇区三角形，其中V₁、V₂和V₀/V₇构成扇区I，V₂、V₃和V₀/V₇构成扇区II，V₃、V₄和V₀/V₇构成扇区III，V₄、V₅和V₀/V₇构成扇区IV，V₅、V₆和V₀/V₇构成扇区V，V₆、V₁和V₀/V₇构成扇区VI；所述的基于α'‑β'坐标的参考矢量轨迹模型由下式表示：式中，α_r'和β_r'分别表示α'‑β'坐标系中参考电压矢量V_r的坐标值，m表示调制系数，且0＜m≤1，m的大小反应了电源电压的利用率，式(3)所述参考矢量轨迹为一个椭圆，当该椭圆内切6个非零基本矢量构成的六边形时，m为1，电源电压的利用率最大，随着调制系数m的减小，椭圆的半径减小，电源电压的利用率减小；步骤A：判断参考矢量V_r所在扇区：根据公式3所得椭圆形参考电压矢量轨迹，对参考电压矢量进行采样，采样频率为f_r，为了满足同步采样的要求，采样频率f_r是参考电压频率f的整数倍，采样所得参考电压矢量为V_r(α_r',β_r')，通过判断参考电压矢量的值确定参考电压矢量所属扇区，具体判断依据如下：如果α_r'≥0&&β_r'≤0&&(α_r'+β_r')＞(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，则参考矢量V_r位于扇区I；如果α_r'≥0&&β_r'≥0，则参考矢量V_r位于扇区II；如果α_r'＜0&&β_r'＞0&&(α_r'+β_r')＞(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，则参考矢量V_r位于扇区III；如果α_r'＜0&&β_r'＞0&&(α_r'+β_r')≤(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，则参考矢量V_r位于扇区IV；如果α_r'≤0&&β_r'≤0，则参考矢量V_r位于扇区V；如果α_r'≥0&&β_r'≤0&&(α_r'+β_r')≤(1+floor(α_r')+floor(β_r'))，则参考矢量V_r位于扇区VI；其中，&&表示与运算，floor(α_r')、floor(β_r')分别表示对α_r'、β_r'向下取整。