一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，所述調(diào)制方法通過(guò)給定的三相電壓判斷空間矢量在復(fù)平面所處的區(qū)域，空間矢量在復(fù)平面上不同的區(qū)域時(shí)選用不同的坐標(biāo)系，確定用來(lái)合成空間矢量的基本矢量以及基本矢量的作用時(shí)間，基本矢量對(duì)應(yīng)的三相電壓型多電平逆變器的輸出狀態(tài)。相比傳統(tǒng)的調(diào)制方法，本發(fā)明可以通過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)算確定某個(gè)基本矢量所對(duì)應(yīng)的全部開(kāi)關(guān)狀態(tài)，更容易計(jì)算基本矢量的作用時(shí)間，避免了大量三角函數(shù)以及反三角函數(shù)運(yùn)算，減少了坐標(biāo)變換的運(yùn)算量，更加利于數(shù)字實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及三電平以及三電平以上的三相電壓型多電平逆變器調(diào)制方法，具體涉及一種三相電壓型多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]空間電壓矢量脈沖寬度調(diào)制將逆變器和電機(jī)視為一體，從三相電壓的整體輸出效果出發(fā)，將三相逆變器的輸出電壓在復(fù)平面上合成空間電壓矢量，通過(guò)不同的基本矢量組合去逼近制定的空間電壓矢量，使得輸出的電壓波形盡可能地接近理想的正弦波形。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外的研究者針對(duì)空間矢量脈沖寬度調(diào)制的基本原理提出了不同的調(diào)制方法，常用的有(I)直角坐標(biāo)系調(diào)制方法；(2)60°坐標(biāo)系調(diào)制方法。
[0004]直角坐標(biāo)系調(diào)制方法將空間矢量和基本矢量在兩相直角坐標(biāo)系下表示，進(jìn)而計(jì)算用以等效空間矢量的基本矢量以及基本矢量的作用時(shí)間，確定三相電壓型多電平逆變器的輸出狀態(tài)，此種方法將平面分成6個(gè)區(qū)域分別討論，同時(shí)涉及較多的坐標(biāo)變換和較多的三角函數(shù)和反三角函數(shù)運(yùn)算，計(jì)算量較大。
[0005]60°坐標(biāo)系調(diào)制方法將空間矢量和基本矢量在60°坐標(biāo)系下表示，進(jìn)而計(jì)算用以等效空間矢量的基本矢量以及基本矢量的作用時(shí)間，確定三相電壓型多電平逆變器的輸出狀態(tài)，此種調(diào)制方法同樣需要將平面分成6個(gè)區(qū)域分別討論，相比直角坐標(biāo)系調(diào)制方法簡(jiǎn)化了計(jì)算，但是依然需要進(jìn)行三角函數(shù)和反三角函數(shù)運(yùn)算、坐標(biāo)變換。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)存調(diào)制方法存在的不足，提出了一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，該調(diào)制方法將平面分成三個(gè)區(qū)域，使三個(gè)區(qū)域的算法得到了統(tǒng)一，避免了復(fù)雜的三角函數(shù)計(jì)算，減少了坐標(biāo)變換，，從而減少計(jì)算量，更加有利于編程實(shí)現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明通過(guò)下述調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。
[0008]一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，通過(guò)給定a、b、c三相電壓Ua =UmSin ω?, Ub = Umsin (ω t+120° ), Uc = Umsin (ω t_120° ), Um 表示幅值，ω 表示角速度，
由a、b、c 二相電壓在復(fù)平面確定二個(gè)電壓矢量i = , Ub = Ihej''20 , Ui =.由三個(gè)電壓矢量按照矢量合成法則合成空間矢量卩=|( U，1“+ IL:)，根據(jù)三相電壓瞬時(shí)值判斷空間矢量？在復(fù)平面所處的區(qū)域，空間矢量？在復(fù)平面上不同的區(qū)域時(shí)選用不同的坐標(biāo)系，確定用來(lái)合成空間矢量^的基本矢量以及基本矢量的作用時(shí)間，通過(guò)基本矢量的坐標(biāo)確定基本矢量對(duì)應(yīng)的三相電壓型多電平逆變器的輸出狀態(tài)
[0009]進(jìn)一步的，所多電平逆變器是指三相電壓型多電平逆變器，包括三電平及三電平以上的三相電壓型多電平逆變器；對(duì)于三相電壓型多電平逆變器的每一相，若每相可以輸出N個(gè)電平，則按照從小到大的順序?qū)個(gè)電平依次記為狀態(tài)O至狀態(tài)N-1，N為大于等于3的正整數(shù)。
[0010]進(jìn)一步的，基本矢量是指三相電壓型多電平逆變器三相的輸出電壓Va、Vb、Vc在復(fù)平面上確定三個(gè)電壓矢量=

【權(quán)利要求】
1.一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，其特征在于，通過(guò)給定a、b、c 三相電壓 ua = UmSin ω t, Ub = Umsin (ω t+120 ° ), Uc = Umsin (ω t_120 ° ), Um 表不幅值，ω表不角速度，由a、b、c 二相電壓在見(jiàn)平面確定二個(gè)電壓矢星Hi = UIUh = Ul,cJl2if ? Ui, - lli￡J240，由三個(gè)電壓矢量按照矢量合成法則合成空間矢量? = |(Ma+M,..I1.“根據(jù)三相電壓瞬時(shí)值判斷空間矢量,在復(fù)平面所處的區(qū)域，空間矢量,在復(fù)平面上不同的區(qū)域時(shí)選用不同的坐標(biāo)系，確定用來(lái)合成空間矢量I?的基本矢量以及基本矢量的作用時(shí)間，通過(guò)基本矢量的坐標(biāo)確定基本矢量對(duì)應(yīng)的三相電壓型多電平逆變器的輸出狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，其特征在于，所述多電平逆變器是指三相電壓型多電平逆變器，包括三電平及三電平以上的三相電壓型多電平逆變器；對(duì)于三相電壓型多電平逆變器的每一相，若每相可以輸出N個(gè)電平，則按照從小到大的順序?qū)個(gè)電平依次記為狀態(tài)O至狀態(tài)N-1，N為大于等于3的正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，其特征在于，所述基本矢量是指三相電壓型多電平逆變器三相的輸出電壓\、\、Vc在復(fù)平面上確定三個(gè)電壓矢量= Fll,11、Vil = Vtej120 ' Fi = F^ei"240.對(duì)于三相電壓型N電平逆變器，N為大于等于3的正整數(shù)，每相對(duì)應(yīng)的電壓矢量幅值有N種取值，按照矢量合成的原則得到V= |(F,+ Fi,+ K.)，不同大小和位置的矢量稱(chēng)為基本矢量。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，其特征在于，所述根據(jù)三相電壓瞬時(shí)值判斷空間矢量？在復(fù)平面所處的區(qū)域是指:當(dāng)U。數(shù)值最小時(shí)，判定空間矢量?jī)?nèi)立于復(fù)平面上逆時(shí)針順序0° -120°區(qū)域內(nèi)；當(dāng)1^數(shù)值最小時(shí)，判定空間矢量?jī)?nèi)立于復(fù)平面上逆時(shí)針順序120° -240°區(qū)域內(nèi)；當(dāng)Ub數(shù)值最小時(shí)，判定空間矢量^位于平面上逆時(shí)針順序240° -360°范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，其特征在于，所述空間矢量？在復(fù)平面上不同的區(qū)域時(shí)選用不同的坐標(biāo)系進(jìn)行調(diào)制是指當(dāng)空間矢量^位于復(fù)平面上逆時(shí)針順序0° -120°區(qū)域內(nèi)，坐標(biāo)系的第一個(gè)軸線即F軸為水平的直線，正方向向右，坐標(biāo)系的第二個(gè)軸線即S軸由第一個(gè)軸線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°得到；當(dāng)空間矢量立于復(fù)平面上逆時(shí)針順序120° -240°區(qū)域時(shí),坐標(biāo)系逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120° ;當(dāng)空間矢量位于復(fù)平面上逆時(shí)針順序240° -360°區(qū)域時(shí)，坐標(biāo)系逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)240°。
6.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，其特征在于，所述確定用來(lái)合成空間矢量？的基本矢量是指通過(guò)空間矢量I?在兩相坐標(biāo)系下的坐標(biāo)確定合成空間矢量1:的基本矢量，若空間矢量I?在兩相坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值為(f，S)，向下取整后得到[f]和[S]，[]為向下取整符號(hào)，當(dāng)f-[f] ^ S-[s]時(shí)，用于合成空間矢量V的三個(gè)基本矢量坐標(biāo)為([f]，[s])、( [f] +1，[s])以及([f] +1，[s] +1)，當(dāng) f_ [f] < S- [s]時(shí)，用于合成空間矢量,的三個(gè)基本矢量坐標(biāo)為([f]，[S])、([f]，[s]+l)以及([f]+l，[s]+1)。
7.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，其特征在于，所述基本矢量的作用時(shí)間是指若空間矢量的坐標(biāo)為(f，s)，選用的基本矢量為([f]，[s])、([f]+l，[s])、([f]+l，[s]+l)時(shí)，則三個(gè)基本矢量的作用時(shí)間依次為([f]-f+l)> ([s]-s-[f]+f)、(s-[s]);選用的基本矢量坐標(biāo)為([f], [s])、([f], [s]+l)、([f]+l, [s]+l)時(shí)，則三個(gè)基本矢量的作用時(shí)間依次為([s]-s+l)、([f]-f+s-[s])、(f_[f])。
8.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種多電平逆變器空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法，其特征在于，所述通過(guò)基本矢量的坐標(biāo)確定基本矢量對(duì)應(yīng)的三相電壓型多電平逆變器的輸出狀態(tài)是指，對(duì)于一個(gè)三相電壓型N電平逆變器，N為大于等于3的正整數(shù)，其三相分別為U相、V相、W相,若某個(gè)基本矢量在兩相坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為(X, y),當(dāng)空間矢量--在復(fù)平面上逆時(shí)針順序O。-120°區(qū)域內(nèi)，基本矢量對(duì)應(yīng)的三相電壓型逆變器輸出狀態(tài)為“+丨，7+丨，丨)，其中i為自然數(shù)，且O彡x+i ( N-1,0 ( y+i ( N-1,0彡i彡N_1 ;當(dāng)空間矢量？在復(fù)平面上120° -240°區(qū)域內(nèi)，輸出狀態(tài)的三項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)三相電壓型逆變器的V、W、U相；當(dāng)空間矢量I?在復(fù)平面上逆時(shí)針順序240° -360°區(qū)域內(nèi)，輸出狀態(tài)的三項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)三相電壓型逆變器的W、U、V相。
【文檔編號(hào)】H02M7/487GK104135179SQ201410331488
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】康龍?jiān)? 馮自成 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)