c为本发明适用的单相屯电平错位型变换器拓扑结构。
[0023] 图Id为本发明适用的单相屯电平级联型变换器拓扑结构。
[0024] 图2为本发明提供的单相五电平简化SVPWM原理图。
[0025] 图3为本发明提供的单相屯电平简化SVPWM原理图。
[0026] 图4a为单相五电平错位型变换器A、B桥臂输出电压UA、加和变换器输出电压UAB波 形图。
[0027] 图4b为单相五电平错位型变换器输出电压UAB与输出电流iAB波形图。
[0028] 图4c为单相五电平级联型变换器各H桥单元输出电压UAB1、UAB2和变换器输出电压 UAB波形图。
[0029] 图4d为单相五电平级联型变换器输出电压UAB与输出电流iAB波形图。
[0030] 图5a为单相屯电平错位型变换器A、B桥臂输出电压UA、加和变换器输出电压UAB波 形图。
[0031] 图化为单相屯电平错位型变换器输出电压UAB与输出电流iAB波形图。
[00创图5c为单相屯电平级联型变换器各H桥单元输出电压UAB1、UAB2、UAB3和变换器输出 电压UAB波形图。
[0033] 图5d为单相屯电平级联型变换器输出电压UAB与输出电流iAB波形图。
[0034] 图4和图5所示波形主要实验参数如下:PWM信号开关频率fs = 12500Hz;基波频率fo = 50Hz;死区时间td =化S;直流侧电压E=IOOV;负载电阻化=5 0 ;负载电感L= 10恤。
【具体实施方式】
[0035] 图1示出，本发明适用的单相五电平/屯电平错位型与级联型变换器拓扑结构，每 个直流侧支撑电容电压为E，其中图Ia为单相五电平错位型变换器拓扑结构，图化为单相五 电平级联型变换器拓扑结构，可输出5种电平:-26、-6、0、6、26，图1(3为单相屯电平错位型变 换器拓扑结构，图Id为单相屯电平级联型变换器拓扑结构，可输出巧巾电平:-3E、-2E、-E、0、 E、沈、3E。
[0036] 图2示出，本发明所述适用于单相五电平错位型与级联型变换器简化SVPWM原理， 其原理为:首先将单相五电平矢量空间分割为两个单相=电平矢量空间，并将单相五电平 矢量空间的四个扇区定义为1-1、1-2、11-1、11-2，当参考空间电压矢量&位于1-1和1-2时， 利用固定矢量化和旋转矢量巧V'合成参考空间电压矢量Ur,当参考空间电压矢量>位于 II-I和II-2时，利用固定矢量化I和旋转矢量巧f合成参考空间电压矢量Ur,如图2所示，利用 旋转矢量巧"和巧;"，根据单相S电平SVPWM原理完成相关计算，从而实现单相五电平 SVPWM。
[0037] 图3示出，本发明所述适用于单相屯电平错位型与级联型变换器简化SVPWM原理， 其原理为:首先将单相屯电平矢量空间分割为=个单相=电平矢量空间，并将单相屯电平 矢量空间的6个扇区定义为1-1、1-2、11-1、11-2、111-1、111-2，当参考空间电压矢量&位于 I-I和1-2时，利用固定矢量化和旋转矢量巧^>合成参考空间电压矢量Ur,当参考空间电压矢 量Ur位于II-I和II-2时，旋转矢量f/r与参考空间电压矢量Ur等效，当参考空间电压矢量Ur 位于III-I和II1-2时，利用固定矢量Um和旋转矢量巧合成参考空间电压矢量Ur，如图3所 示，利用旋转矢量巧Wi、巧f和巧iV，根据单相=电平SVPWM原理完成相关计算，从而实现单 相屯电平SVPWM。
[0038] 图4示出，单相五电平错位型与级联型变换器在调制系数HU = O.84时的实验结果。 其中，图4(a)为单相五电平错位型变换器A、B桥臂输出电压UA、加和变换器输出电压UAB波形 图，图4(b)为单相五电平错位型变换器输出电压UAB与输出电流iAB波形图，图4(C)为单相五 电平级联型变换器各H桥单元输出电压UAB1、UAB2和变换器输出电压UAB波形图，图4(d)为单相 五电平级联型变换器输出电压UAB与输出电流iAB波形图。
[0039] 图5示出，单相屯电平错位型与级联型变换器在调制系数HU = O.84时的实验结果。 其中，图5(a)为单相屯电平错位型变换器A、B桥臂输出电压UA、UB和变换器输出电压UAB波形 图，图5(b)为单相屯电平错位型变换器输出电压UAB与输出电流iAB波形图，图5(C)为单相屯 电平级联型变换器各H桥单元输出电压UABl、UAB2、UAB3和变换器输出电压UAB波形图，图5 (d)为 单相屯电平级联型变换器输出电压UAB与输出电流iAB波形图。
[0040]在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员在不偏离本发明的范围 和精神的情况下，对其进行的关于形式和细节的种种显而易见的修改或变化均应落在本发 明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种适用于单相多电平钳位型与级联型变换器的简化多电平空间矢量脉宽调制方 法，将单相多电平空间矢量脉宽调制算法对应的电压矢量空间分割为两个以上单相三电平 空间矢量脉宽调制算法对应的电压矢量空间，根据参考空间电压矢量所在扇区的不同，按 照特定的矢量合成方案，利用一个固定矢量与一个旋转矢量对参考空间电压矢量进行等 效，其中固定矢量用于产生固定的PWM脉冲信号序列，旋转矢量用于完成单相三电平空间矢 量脉宽调制相关计算，从而实现单相多电平空间矢量脉宽调制;所述多电平为五电平或七 电平。2. 根据权利要求1所述的适用于单相多电平钳位型与级联型变换器的简化多电平空间 矢量脉宽调制方法，其特征在于，多电平为五电平时，将单相五电平空间矢量脉宽调制算法 对应的电压矢量空间分割为两个单相三电平空间矢量脉宽调制算法对应的电压矢量空间， 所述特定的矢量合成方案为： 在每个开关周期^开始时刻，对参考空间电压矢量Ur采样并进行扇区判断:然后当参考 空间电压矢量位于I扇区时，利用固定矢量山和旋转矢量巧#)合成参考空间电压矢量Ur，并 用固定矢量山产生固定的PWM脉冲信号序列，旋转矢量i/f >根据单相三电平SVPWM方法完成 空间电压矢量作用时间的相关计算并根据特定的矢量作用序列产生PWM信号；当参考空间 电压矢量位于II扇区时，利用固定矢量Un和旋转矢量i/f合成参考空间电压矢量U r，并用 固定矢量Un产生固定的PWM脉冲信号序列，旋转矢量￡/:根据单相三电平SVPWM方法完成空 间电压矢量作用时间的相关计算并根据特定的矢量作用序列产生PWM信号；从而实现单相 五电平空间矢量脉宽调制。3. 根据权利要求1所述的适用于单相多电平钳位型与级联型变换器的简化多电平空间 矢量脉宽调制方法，其特征在于，多电平为七电平时，将单相七电平空间矢量脉宽调制算法 对应的电压矢量空间分割为三个单相三电平空间矢量脉宽调制算法对应的电压矢量空间， 所述特定的矢量合成方案为： 在每个开关周期^开始时刻，对参考空间电压矢量Ur采样并进行扇区判断，然后当参考 空间电压矢量位于I扇区时，利用固定矢量山和旋转矢量if0合成参考空间电压矢量Ur，并 用固定矢量山产生固定的PWM脉冲信号序列，旋转矢量1^>根据单相三电平SVPWM方法完成 空间电压矢量作用时间的相关计算并根据特定的矢量作用序列产生PWM信号；当参考空间 电压矢量位于II扇区时，固定矢量为〇,旋转矢量与参考空间电压矢量为同一矢量，利用参 考空间电压矢量U r，根据单相三电平SVPWM方法完成空间电压矢量作用时间的相关计算并 根据特定的矢量作用序列产生PWM信号；当参考空间电压矢量位于III扇区时，利用固定矢 量Um和旋转矢量极^合成参考空间电压矢量，并用固定矢量Um产生固定的HVM脉冲信号 序列，旋转矢量(61 〃根据单相三电平SVPWM方法完成空间电压矢量作用时间的相关计算并 根据特定的矢量作用序列产生PWM信号;从而实现单相七电平空间矢量脉宽调制。
【专利摘要】本发明公开了一种适用于单相多电平钳位型与级联型变换器的简化多电平空间矢量脉宽调制方法。该方法分别针对单相五电平和单相七电平空间矢量脉宽调制，将单相五电平电压矢量空间等效为两个单相三电平电压矢量空间，将单相七电平电压矢量空间等效为三个单相三电平电压矢量空间，从而将单相五电平/七电平空间矢量脉宽调制相关计算简化为单相三电平空间矢量脉宽调制相关计算。在每个开关周期Ts开始时刻，对参考空间电压矢量进行扇区判断，然后根据单相三电平空间矢量脉宽调制原理完成相关计算，并按照特定的矢量作用序列生成PWM信号，完成单相五电平/七电平空间矢量脉宽调制。
【IPC分类】H02M7/487, H02M7/483
【公开号】CN105634314
【申请号】CN201610034575
【发明人】熊成林, 吴瑕杰, 刁飞, 冯晓云
【申请人】西南交通大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月19日