基于载波实现的过调制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于载波实现的过调制方法，所述方法包括：根据过调制区域参考矢量的幅值和相位确定三相原始调制波U1i；将原始调制波叠加零序分量V0，得到对应三相鞍形调制波U2i，并进行排序；在过调制区域根据Umax和2-|Umid|的大小关系判断参考矢量位于线性调制段、六边形调制段或六脉波调制段；在不同调制段分别对三相鞍形调制波进行修正，得到最终三相调制波Ui；将Ui与三角载波进行比较，产生PWM波分配到对应管脚。该方案无需划分扇区及计算矢量作用时间，实现简单、易于工程应用,更适用于任意电平数变流器过调制的实现，仿真结果证明本发明的正确性。
【专利说明】基于载波实现的过调制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种任意电平数变流器的过调制方法，尤其是基于载波实现的针对任 意电平变流器的过调制方法；其适用于光伏发电并网领域、电机控制领域和电力系统等变 流器领域。
【背景技术】
[0002] 在变流器工作于较低直流电压或交流传动系统中弱磁区域，且输出高转矩的情况 下，就要求变流器具有更高的直流电压利用率，变流器工作状态也由线性调制区进入过调 制区。相对于线性调制区，采用过调制多电平变流器所能输出的最大基波电压幅值可以增 大9. 3 %，进而明显地提高逆变器工作范围或者改善驱动系统的控制性能，因而研究多电平 过调制具有重要的工程应用价值。
[0003] SVPWM(Space Vector PWM，空间矢量脉宽调制）是一种通过交替使用不同的电压 矢量来实现电动机磁链轨迹控制的逆变器调制技术。
[0004] 现有的过调制方法均通过修正参考矢量的幅值和角度来保证相应的输出电压 基波幅值，如中国发明专利申请公布说明书CN 101505111A于2009年8月12日公开的 "一种三电平空间矢量的过调制方法及系统"。该过调制方法的主要内容为，定义调制度
【权利要求】
1. 一种基于载波实现的过调制方法，包括定义调制度，其特征在于主要步骤如下： 步骤1，定义调制度并计算出三相原始调制波 设调制度为M、三相原始调制波为Uli，其中，i = a、b和c，则
式中的|VMf|为参考电压幅值，Ud。为变流器总直流母线电压，UwU11^PU 1。为Uli的三 个分量，9为电网电压相位角； 步骤2,计算叠加零序分量Vtl
式中的11^卬1^11^1。）为步骤1所得到的1、心和1中的最大值，1^11卬 1^11^1。） 为步骤1所得到的Ula、Ulb和U1。中的最小值； 步骤3,将零序分量叠加到三相原始调制波，得到三相鞍形调制波 设三相鞍形调制波为U2i，其中，i = a、b和c，则 U2a = Ula+v0, U2b = Ulb+V〇, U2c = Ulc+v0, 式中的U2a、U2b和U2。为U2i的三个分量； 步骤4,将步骤3所得到的U2a、U2b和U2。按大小进行排序，以满足U max > Umid > Umin ; 步骤5,先根据调制度M的值，将调制区划分为线性调制区O < M < 1. 154和过调制区 1. 154 < M 彡 2. 309， 再针对不同的调制区，采用不同的对策， 若在线性调制区，则使用传统的SVPWM载波调制方法， 若在过调制区，则根据Umax彡1与2-Umid间的大小关系，将其划分为线性调制段 Umax彡1、六边形调制段1彡Umax彡2-1UmidI和六脉波调制段2-1U midI彡Umax彡2 ; 步骤6,构建最终的三相调制波 设最终的三相调制波为Ui,其中，i = a、b和c，则 若在线性调制段，则采用三相鞍形调制波Ui = U2i作为最终的三相调制波， 若在六边形调制段，则采用在保持参考矢量相位角不变的状况下将其幅值缩小到六边 形上的方法，以将超出六边形外的矢量拉回到六边形边界上， 若在六脉波调制段，则采用将参考矢量的相位和幅值均修正为离其最近的大矢量的方 法，以将参考矢量始终箝位为离其最近的六边形顶点处； 步骤7,先将最终的三相调制波Ui (i = a，b，c)与三角载波进行比较，得到PWM驱动信 号，再将其分配至相应的管脚。
2. 根据权利要求1所述的基于载波实现的过调制方法，其特征是步骤6中六边形调制 段的调制方法为，当其段内有Umax = -Umin且Umax > 1时，则以将三相 鞍形调制波同时缩小Umax倍为最终三相调制波。
3. 根据权利要求1所述的基于载波实现的过调制方法，其特征是步骤6中六脉波调制 段的调制方法为，当调制波为正时，三相调制波被箝位为1，否则被箝位为-1，以使最终的 三相调制波 Ui = sgn (U2i) (i = a, b, c)。
4. 根据权利1所述的基于载波实现的过调制方法，其特征是步骤7中的比较方法为， 先构建最大值为1、最小值为-1的高频层叠三角载波信号，并将最终的调制波Ui (i = a，b，c)与高频层叠三角载波进行比较，若Ui大于三角载波值，则PWM为1，若Ui小于三角载 波值，则PWM为0， 之后，将PWM信号按照不同电平数逆变器的分配原则分配至相应的管脚。
5. 根据权利4所述的基于载波实现的过调制方法，其特征是层叠三角载波为一个三角 载波层叠，不同电平数逆变器为两电平逆变器。
6. 根据权利4所述的基于载波实现的过调制方法，其特征是层叠三角载波为2个三角 载波层叠，不同电平数逆变器为三电平逆变器。
7. 根据权利4所述的基于载波实现的过调制方法，其特征是层叠三角载波为3个以上 的三角载波层叠，不同电平数逆变器为四电平以上逆变器。
【文档编号】H02M7/48GK104333245SQ201410610418
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】王付胜, 杨乐, 王东毅, 张兴, 欧阳秋, 文鹏, 田龙翔, 唐瑭 申请人:合肥工业大学