一种npc三电平逆变器最近三矢量混合调制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及交流逆变器变频调制领域，尤其设及一种NPCS电平逆变器最近S矢 量混合调制方法。
【背景技术】
[0002] 中点猜位型（neutralpointclamped，NPC)S电平逆变器开关器件承受的电压仅 为直流母线电压的一半，因此特别适用于中高压交流领域，由于其直流侧使用两电容分压， 工作时易产生中点电位不平衡问题，进而影响逆变系统的稳定运行及输出性能。同时，随着 大功率逆变系统的功率等级越来越高及应用范围越来越广，开关损耗作为总的功率损耗的 主体，成为一个亟待解决的问题，降低开关损耗有利于解决系统性能和散热之间的关系。
[0003] 为了抑制中电点位波动，目前国内外提出的调制策略多会引起较高的开关频率， 增加了逆变系统的开关损耗，而且算法复杂。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种NPCS电平逆变器最近S矢量混合调制方法，本发明在减少开 关频率的情况下使中点电位波动得到有效抑制，详见下文描述；
[0005] 一种NPCS电平逆变器最近S矢量混合调制方法，所述方法包括W下步骤：
[0006] 获取S矢量四状态调制方法下控制平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因 子；
[0007] 根据平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子的取值选取S矢量四状态调 制方法或全状态调制方法；
[000引生成=矢量四状态调制方法或全状态调制方法的开关序列。
[0009] 其中，所述根据平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子的取值选取S矢量 四状态调制方法或全状态调制方法具体为：
[0010] 若两个小矢量的占空比分配因子ksi和ks2都在[0, 1]内，则采用S矢量四状态调 制方法，否则采用全状态调制方法。
[0011] 所述生成=矢量四状态调制方法的开关序列具体为：
[0012] 求解S矢量四状态的小矢量占空比分配因子，并W此对小矢量冗余开关状态进行 作用占空比分配，遵循开关序列内开关次数最少的原则选择开关序列。
[0013] 所述生成全状态调制方法的开关序列具体为：
[0014] 求解全状态的小矢量占空比分配因子，并W此对小矢量冗余开关状态进行作用占 空比分配，遵循开关序列内开关次数最少的原则选择开关序列。
[0015] 本发明提供的技术方案的有益效果是；本发明将全状态调制方法与S矢量四状态 调制方法结合起来，算法简单。利用本发明进行=电平逆变器的调制，在基本保证中点电位 平衡控制效果的情况下，能够有效降低开关频率，从而有利于降低系统的开关损耗。
【附图说明】
[0016] 图1为NPCS电平逆变器最近S矢量混合调制策略的流程图；
[0017] 图2为S矢量四状态调制方法在第一扇区产生的一个开关序列示意图；
[0018] 图3为全状态调制方法在第一扇区产生的一个开关序列示意图。
【具体实施方式】
[0019] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0020] 为了更好地满足充分公开，方便理解的要求，现将本发明实施例中用到的多个专 业术语进行如下描述，该些专业术语均为本领域技术人员所公知，在教科书、期刊杂志中均 可W查到，说明如下：
[0021] 1、最近=矢量调制方法：即选择离参考矢量距离最近的=个矢量来合成参考矢 量。
[0022] 2、零矢量：矢量模长为0,位于空间矢量图的中屯、，每个零矢量对应3个开关状态。 本专利所使用的零矢量只采用=相全为零电平的开关状态。
[0023] 3、小矢量：矢量模长为直流侧电压1/3倍的基本空间矢量，位于空间矢量图中小 六边形的六个顶点，每个小矢量对应2个开关状态。
[0024] 4、正小矢量开关状态；是小矢量的一个开关状态，产生的中点电流与规定的中点 电流正方向相同。
[0025] 5、负小矢量开关状态；是小矢量的一个开关状态，产生的中点电流与规定的中点 电流正方向相反。
[0026] 6、中矢量：矢量模长为直流侧电压V^/3倍的基本空间矢量，位于空间矢量图中大 六边形内切圆与大六边形的交点，每个中矢量对应1个开关状态。
[0027] 7、大矢量：矢量模长为直流侧电压2/3倍的基本空间矢量，位于空间矢量图中大 六边形的六个顶点，每个大矢量对应1个开关状态。
[002引 8、=矢量四状态调制方法；当离参考矢量最近的=个矢量共含有五个开关状态 时，舍弃一个小矢量的开关状态，只使用四个开关状态合成参考矢量的调制方法。
[0029] 9、全状态调制方法：使用离参考矢量最近的=个矢量的全部开关状态合成参考矢 量的调制方法。
[0030] 10、伏秒平衡原理；各基本矢量与其作用时间之积等于参考矢量与采样周期之积。
[0031] 上述专业术语来源于本领域中的专业基础知识，下面例举出2篇文献进行说明：
[1]邵虹君.基于混合SVPWM方法的NPCS电平逆变器中点电压平衡控制巧].天津大 学，2012. [2]付励波，郭金东，赵栋利等.基于线电压伏秒平衡的S电平SVM研究[J]. 电力自动化设备，2009, 29巧）：61-64.
[0032] 参见图1，一种NPCS电平逆变器最近S矢量混合调制方法，该方法包括W下步 骤：
[0033] 101 ;获取S矢量四状态调制方法下控制平均中点电流为零时的小矢量占空比分 配因子；
[0034] 根据最近S矢量调制方法，计算两个小矢量Vsi和Vs2的占空比dsi和ds2,中矢量Vm 的占空比dji;
[003引在[0，1]范围内定义两个小矢量的占空比分配因子分别为ksi和ks2,并设正小 矢量开关状态占空比为ksidsi和kS2ds2,则对应负小矢量开关状态占空比为（1-ksi)dsi和 (l-ks2)ds2。两正小矢量开关状态产生的中点电流为isi和iS2,中矢量开关状态产生的中点 电流为i"，则平均中点电流iw的数学表达式如下：
[0036] iw= (2kS1-1处山1+如"+ (2ks2-l)ds2is2
[0037] 使用=矢量四状态调制方法，在有五个可选开关状态时，需舍弃一个控制平均中 点电流能力差的小矢量开关状态。若舍弃小矢量Vs2的正小矢量开关状态，则此时占空比分 配因子ks2= 0,平均中点电流为：
[003引 iw= (2ksi-l)dsiisi+dMiM-ds2is2
[0039] 令iw=0,可解得
[0040]
【主权项】
1. 一种NPC三电平逆变器最近三矢量混合调制方法，其特征在于，所述方法包括以下 步骤： 获取三矢量四状态调制方法下控制平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子； 根据平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子的取值选取三矢量四状态调制方 法或全状态调制方法； 生成三矢量四状态调制方法或全状态调制方法的开关序列。
2. 根据权利要求1所述的一种NPC三电平逆变器最近三矢量混合调制方法，其特征在 于，所述根据平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子的取值选取三矢量四状态调制 方法或全状态调制方法具体为： 若两个小矢量的占空比分配因子ksl和kS2都在[0，1]内，则采用三矢量四状态调制方 法，否则采用全状态调制方法。
3. 根据权利要求1所述的一种NPC三电平逆变器最近三矢量混合调制方法，其特征在 于，所述生成三矢量四状态调制方法的开关序列具体为： 求解三矢量四状态的小矢量占空比分配因子，并以此对小矢量冗余开关状态进行作用 占空比分配，遵循开关序列内开关次数最少的原则选择开关序列。
4. 根据权利要求1所述的一种NPC三电平逆变器最近三矢量混合调制方法，其特征在 于，所述生成全状态调制方法的开关序列具体为： 求解全状态的小矢量占空比分配因子，并以此对小矢量冗余开关状态进行作用占空比 分配，遵循开关序列内开关次数最少的原则选择开关序列。
【专利摘要】本发明公开了一种NPC三电平逆变器最近三矢量混合调制方法，所述方法包括以下步骤：获取三矢量四状态调制方法下控制平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子；根据平均中点电流为零时的小矢量占空比分配因子的取值选取三矢量四状态调制方法或全状态调制方法；生成三矢量四状态调制方法或全状态调制方法的开关序列。本发明将全状态调制方法与三矢量四状态调制方法结合起来，算法简单。利用本发明进行三电平逆变器的调制，在基本保证中点电位平衡控制效果的情况下，能够有效降低开关频率，从而有利于降低系统的开关损耗。
【IPC分类】H02M7-483
【公开号】CN104811068
【申请号】CN201510227424
【发明人】王慧敏, 温坤鹏, 耿强, 谷鑫
【申请人】天津工业大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月6日