基于简化平衡因子的三电平虚拟空间矢量均压调制方法

摘要

本发明公开了一种基于简化平衡因子的三电平虚拟空间矢量均压调制方法，首先通过坐标变换将三相电压值变换到60度坐标系下，然后按照VSVPWM方案将空间矢量图划分为六个大区，每大区包含5个小区，在每个小区内设置一个简化的平衡因子，将此平衡因子用来调节九段式中各个基本矢量的作用时间，从而使用冗余小矢量抵消直流侧累积的中点电压偏置。该方法不仅具有传统VSVPWM方法在全调制比和全功率因数范围内的均压效果，而且消除了累积的电容电压偏置，提高了三电平逆变器的输出电压质量，使三电平逆变器应用在并网补偿无功功率条件下的应用场合能够保持直流侧电容电压的平衡，保证了系统的可靠性。

主权项

一种基于简化平衡因子的三电平虚拟空间矢量均压调制方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)通过如式1的坐标变换将三电平逆变器三相电压值转换到60度坐标系，整数化基本电压矢量坐标，简化计算过程；$\left[\begin{array}{c}{u}_g\\ u_h\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}1& -1& 0\\ 0& 1& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_a\\ u_b\\ u_c\end{array}\right]---1$其中，u_a是a相电压，u_b是b相电压，u_c是c相电压，u_g是60度坐标系下g轴电压分量，u_h是60度坐标系下h轴电压分量；(2)通过式1构造60度坐标系下的三电平的空间矢量图，将空间矢量图划分为六个大区，每个大区包含5个小区，然后由式2构造第一大区的虚拟矢量，从而使冗余小矢量得到充分利用；$\left\{\begin{array}{c}{V}_{ZS1}=\frac{1}{2}\left(V_{S1}\right(POO)+V_{S1}(ONN\left)\right)\\ V_{ZS2}=\frac{1}{2}\left(V_{S2}\right(PPO)+V_{S2}(OON\left)\right)\\ V_{ZM1}=\frac{1}{3}\left(V_{S1}\right(ONN)+V_{M1}(PON)+V_{S2}(PPO\left)\right)\end{array}\right.---2$其中，V_S1、V_S2、V_M1、V_ZS1、V_ZS2、V_ZM1为各分区矢量；(3)按照电压参考矢量在60度坐标系下的坐标及坐标系的对称性，计算最近三矢量各自的作用时间T₁、T₂、T₃；(4)按照电压参考矢量自身所处的坐标区域，判断任一时刻中点电流对应的相电流值；(5)在空间矢量图六个大区中的每个小区内设置简化平衡因子f，第一大区的5个小区简化平衡因子f如式3；$\left\{\begin{array}{c}{f}_1=\frac{-(i_{np1}+i_{np4})T_1-(i_{np2}+i_{np5})T_2-2i_{np3}{T}_3-4C(U_{C1}-U_{C2})}{(i_{np1}-i_{np4})T_1+(T_{np2}-i_{np5})T_2}\\ f_2=\frac{-3(i_{np1}+i_{np4})T_1-3(i_{np2}+i_{np5})T_2-2(i_{np1}+i_{np3}+i_{np5})T_3-12C(U_{C1}-U_{C2})}{3(i_{np1}-i_{np4})T_1+3(i_{np2}-i_{np5})T_2}\\ f_3=\frac{-3(i_{np1}+i_{np4})T_1-6i_{np2}{T}_2-2(i_{np1}+i_{np3}+i_{np5})T_3-12C(U_{C1}-U_{C2})}{3(i_{np1}-i_{np4})T_1}\\ f_4=\frac{-3(i_{np2}+i_{np5})T_1-6i_{np4}{T}_2-2(i_{np1}+i_{np3}+i_{np5})T_3-12C(U_{C1}-U_{C2})}{3(i_{np2}-i_{np5})T_1}\\ f_5=\frac{-6i_{np2}{T}_1-6i_{np4}{T}_2-(i_{np1}+i_{np3}+4i_{np5})T_3-12C(U_{C1}-U_{C2})}{(i_{np1}+i_{np3}-2i_{np5})T_3}\end{array}\right.---3$其中，inp_x(x＝1，2，3，4，5)是九段式前五段各自对应的中点电流值，U_C1、U_C2是电容C1、C2两侧的电压，C为C1、C2的电容值；(6)使用简化平衡因子调节九段式中的各段基本矢量时间，从而利用冗余小矢量抵消直流侧电容电压的累积偏差。