[发明专利]一种适用于单相级联变换器的多维均压空间矢量调制方法

摘要

一种适用于单相级联变换器的多维均压空间矢量调制方法，属于电力电子技术领域。本发明提出的多维均压空间矢量调制方法适用于AC‑DC整流器包括n个级联的子模块的单相级联变换器，将n个子模块的端口电压对应的标幺化值组成模块间矢量，利用两个相邻矢量合成参考矢量分别作用在模块间矢量上，在进行模块间均压时，按照子模块的端口电压与平均电压的误差绝对值排序进行均压，在模块间均压完成后还可以进一步进行模块内的均压。本发明保留了所有冗余矢量，不会影响均压效果且端口电平无越级跳变，具有较好的均压能力和均压效果，降低了开关频率，减少了开关损耗，具有较好的稳定性和可靠性，能够适用于多子模块的变换器。

主权项

1.一种适用于单相级联变换器的多维均压空间矢量调制方法，所述单相级联变换器中的AC‑DC整流器包括n个级联的子模块，其中n为正整数；其特征在于，所述多维均压空间矢量调制方法包括如下步骤：步骤一、将所述n个子模块的端口电压对应的标幺化值组成矢量，初始时刻将所述n个子模块的端口电压对应的标幺化值全设为0；步骤二、将所述单相级联变换器的交流侧输出调制波作为参考矢量Vref，利用两个相邻矢量合成所述参考矢量Vref；将所述两个相邻矢量中电平值较大的一个定义为大矢量Vmax，将所述两个相邻矢量中电平值较小的一个定义为小矢量Vmin，所述大矢量Vmax的电平值kmax和小矢量Vmin的电平值kmin的计算方法如式(1)：其中floor为向下取整函数，V*ref为所述参考矢量Vref的标幺值；当所述单相级联变换器的交流侧输出调制波大于所述单相级联变换器的三角载波时，将所述小矢量Vmin作为所述n个子模块的端口电压对应的标幺化值组成的矢量，小矢量Vmin作用时间为Tmin；当所述单相级联变换器的交流侧输出调制波小于所述单相级联变换器的三角载波时，将所述大矢量Vmax作为所述n个子模块的端口电压对应的标幺化值组成的矢量，大矢量Vmax作用时间为Tmax；则Ts为一个调制周期；步骤三、分别计算所述n个子模块的直流侧输出电压与平均电压的误差，所述平均电压为将所述n个子模块的直流侧输出电压之和除以n得到的电压值；步骤四、将步骤三中得到的所述n个子模块的误差取绝对值后按从大到小的顺序进行排列；步骤五、按照步骤四排列的顺序，从误差绝对值最大的子模块开始均压，直到将误差绝对值最小的子模块均压后完成一个调制周期内的模块间均压，并返回步骤三进行下一个调制周期内的模块间均压；将误差取绝对值为第i大的子模块定义为第i个子模块，前n‑1个子模块中对第i个子模块进行均压的具体方法为：首先判断该调制周期内未进行模块间均压时所述n个子模块的总端口电平与所述小矢量Vmin的电平值kmin的关系，当该调制周期内未进行模块间均压时所述n个子模块的总端口电平等于所述小矢量Vmin的电平值kmin时，若第i个子模块的直流侧输出电压Vdci大于平均电压Vave，且所述单相级联逆变器的输入电流小于0，或第i个子模块的直流侧输出电压Vdci小于平均电压Vave，且所述单相级联逆变器的输入电流大于0，将第i个子模块的端口电平Qi增大一个单位电压值；当该调制周期内未进行模块间均压时所述n个子模块的总端口电平不等于所述小矢量Vmin的电平值kmin时，若第i个子模块的直流侧输出电压Vdci大于平均电压Vave，且所述单相级联逆变器的输入电流大于0，或第i个子模块的直流侧输出电压Vdci小于平均电压Vave，且所述单相级联逆变器的输入电流小于0，将第i个子模块的端口电平Qi减小一个单位电压值；否则将第i个子模块的端口电平Qi保持不变；在对第i个子模块进行均压时，所述第i个子模块的端口电平Qi需满足式(3)：max[k‑2(n‑i)‑Q1‑Q2‑...‑Qi‑1,‑2]≤Qi≤min[k+2(n‑i)‑Q1‑Q2‑...‑Qi‑1,2]  (3)其中max为取最大值函数，min为取最小值函数，k为将所述第i个子模块进行均压后的所述n个子模块的总端口电平；对第n个子模块的均压方法为：首先判断该调制周期内未进行模块间均压时所述n个子模块的总端口电平与所述参考矢量的标幺值为V*ref的关系，当所述n个子模块的总端口电平大于所述参考矢量的标幺值为V*ref时，将所述小矢量Vmin的电平值kmin减去前n‑1个子模块经过均压之后的端口电平作为第n个子模块的目标端口电平，当该调制周期内未进行模块间均压时所述n个子模块的总端口电平不大于所述参考矢量的标幺值为V*ref时，将所述大矢量Vmax的电平值kmax减去前n‑1个子模块经过均压之后的端口电平作为第n个子模块的目标端口电平；随后对所述第n个子模块未均压时的端口电平进行处理使得第n个子模块均压之后的端口电平等于所述第n个子模块的目标端口电平。