一种三相三电平逆变器的NP互补型SVPWM控制方法与流程

技术特征：

1.一种三电平三相逆变器的NP互补型SVPWM控制方法，其特征在于通过将三电平三相逆变器24个工作模态进行划分，通过分离三电平三相逆变器N型小矢量和P型小矢量，N型小矢量与6个大矢量和6个中矢量构成N型控制方法，P型小矢量与6个大矢量和6个中矢量构成P型SVPWM控制方法，并将两种控制方法作为独立控制策略，仅依靠中点电位的需要联系起来，两种控制方法在不同工作区间的不同组合和切换控制实现。

2.根据权利要求1所述的一种三电平三相逆变器的NP互补型SVPWM控制方法，其特征在于具体包括以下步骤：

1)由三相三电平逆变器的参考电压矢量的相角确定其所在大扇区，进一步分析参考矢量的长度及相角关系得到所处小三角形区域；

2)根据参考矢量所处的小三角形区域，选择对应的三相三电平逆变器的三个工作模态，确定各个工作模态的工作时间；

3)根据所述各个工作模态的工作时间生成三个工作模态的切换序列，按照切换序列控制三个工作模态合成电压矢量，使三个工作模态的合成矢量跟随参考矢量的圆形轨迹旋转，从而输出三相三电平逆变器的正弦线电压；

4)通过对中点电位以及各相电流的采样检测，决定当前时刻需采用N型还是P型SVPWM控制方法。

3.如权利要求2所述一种三电平三相逆变器的NP互补型SVPWM控制方法，其特征在于，在线性工作区间，N型SVPWM控制方法工作模态仅有6个大矢量即(200,220,020,022,002,202)，6个中矢量即(210,120，021,012,102,201)，6个N型小矢量即(100，110,010，011,001，101)，该工作区间能划分为6大扇区，包括：扇区S₁，对应0°～60°；扇区S₂，对应60°～120°；扇区S₃，对应120°～180°；扇区S₄，对应180°～240°；扇区S₅，对应240°～300°；扇区S₆，对应300°～360°；6大扇区又能为4个小三角形区，划分依据由该工作区间的各矢量末端点连线构成，各个大扇区划分方式一致，且呈中心对称。

P型SVPWM控制方法工作模态仅有6个大矢量即(200,220,020,022,002,202)，6个中矢量即(210,120，021,012,102,201)，6个P型小矢量即(211，221,121，122,112，212)，该工作区间能划分为6大扇区，包括：包括：扇区S₁，对应0°～60°；扇区S₂，对应60°～120°；扇区S₃，对应120°～180°；扇区S₄，对应180°～240°；扇区S₅，对应240°～300°；扇区S₆，对应300°～360°；6大扇区又能为4个小三角形区，划分依据由由该工作区间的各矢量末端点连线构成，各个大扇区划分方式一致，且呈中心对称。

4.根据权利要求1所述一种三电平三相逆变器的NP互补型SVPWM控制方法，其特征在于步骤2)中，参考电压矢量为U_ref，θ是U_ref与SVPWM中α轴的实际位置角，θ₀是U_ref的相对位置角，逆变器直流母线电压为U_dc，参考矢量所在大扇区的判断方法如下：

1)当时，U_ref∈S₁，U_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ；

2)当时，U_ref∈S₂，U_ref所在三角大扇区的相对位置角

3)当时，U_ref∈S₃，U_ref所在三角大扇区的相对位置角

4)当时，U_ref∈S₄，U_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-π；

5)当时，U_ref∈S₅，U_ref所在三角大扇区的相对位置角

6)当时，U_ref∈S₆，U_ref所在三角大扇区的相对位置角

参考矢量所在小三角形区域能由相对位置角θ₀以及参考矢量的长度共同确定：

$U_{ref}{\mathrm{cos\θ}}_0+\sqrt{3}{U}_{ref}{\mathrm{sin\θ}}_0/3\≤U_{dc}/3---\left(1\right)$

$U_{ref}{\mathrm{cos\θ}}_0-\sqrt{3}{U}_{ref}{\mathrm{sin\θ}}_0/3\≥U_{dc}/3---\left(2\right)$

$U_{ref}{\mathrm{sin\θ}}_0\≥\sqrt{3}{U}_{dc}/6---\left(3\right);$

判断规律如下表所示，表中Y表示式中对应规则成立，N表示式中对应规则不成立，-表示无关；

5.根据权利要求4所述一种三电平三相逆变器的NP互补型SVPWM控制方法，其特征在于，步骤2)中，选择所使用的空间电压矢量时，由于N型或者P型SVPWM控制方法都仅使用了一半的小矢量，因此选择矢量时仅需根据参考电压矢量所在三角形区域，选择临近的三个电压矢量来拟合参考电压矢量；

按照选择出的空间电压矢量，由参考电压矢量的长度以及相对位置角能确定各空间矢量的作用时间：

1)当参考电压矢量处于小三角形1时，参考电压矢量由小矢量U₁、小矢量U₂及零矢量U₀合成，各矢量具体作用时间如下所示：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_1=\sqrt{3}\frac{U_{ref}}{U_{dc}}\left(\sqrt{3}{\mathrm{cos\θ}}_0-{\mathrm{sin\θ}}_0\right)\·T_s\\ T_2=2\sqrt{3}\frac{U_{ref}}{U_{dc}}{\mathrm{sin\θ}}_0\·T_s\\ T_0=T_s-T_1-T_2\end{array}\right.;$

2)当参考电压矢量处于小三角形2时，参考电压矢量由小矢量U₁、小矢量U₂及中矢量U₃合成，各矢量具体作用时间如下所示：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_1=\sqrt{3}\frac{U_{ref}}{U_{dc}}\left(\sqrt{3}{\mathrm{cos\θ}}_0+{\mathrm{sin\θ}}_0\right)\·T_s\\ T_2=\sqrt{3}\frac{U_{ref}}{U_{dc}}\left(-\sqrt{3}{\mathrm{cos\θ}}_0+{\mathrm{sin\θ}}_0\right)\·T_s\\ T_3=T_s-T_1-T_2\end{array}\right.;$

3)当参考电压矢量处于小三角形3时，参考电压矢量由小矢量U₁、中矢量U₂及大矢量U₃合成，各矢量具体作用时间如下所示：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_1=\sqrt{3}\frac{U_{ref}}{U_{dc}}\left(\sqrt{3}{\mathrm{cos\θ}}_0+{\mathrm{sin\θ}}_0\right)\·T_s\\ T_2=2T_s-\sqrt{3}\frac{U_{ref}}{U_{dc}}\left(\sqrt{3}{\mathrm{cos\θ}}_0+3{\mathrm{sin\θ}}_0\right)\·T_s\\ T_3=T_s-T_1-T_2\end{array}\right.;$

4)当参考电压矢量处于小三角形4时，参考电压矢量由小矢量U₁、中矢量U₂及大矢量U₃合成，各矢量具体作用时间如下所示：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_1=2T_s-\sqrt{3}\frac{U_{ref}}{U_{dc}}\left(\sqrt{3}{\mathrm{cos\θ}}_0+3{\mathrm{sin\θ}}_0\right)\\ T_2=2\sqrt{3}\frac{U_{ref}}{U_{dc}}{\mathrm{sin\θ}}_0\·T_s\\ T_3=T_s-T_1-T_2\end{array}\right..$

6.根据权利要求2所述一种三电平三相逆变器的NP互补型SVPWM控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，考虑开关序列的连续性以及对称性，各大扇区的开关序列确定如下：

对于N型SVPWM控制方法，其切换序列为:

对于P型SVPWM控制方法，其切换序列为:

7.如权利要求2所述三电平三相逆变器的NP互补型SVPWM控制方法，其特征在于，对于N型或者P型SVPWM控制方法，每一种都只采用18个工作模态进行切换控制；NP互补型SVPWM控制方式相比于传统SVPWM控制策略，在一个输出电压周期内开关次数减少1/3。