一种两电平变流器的空间矢量脉宽调制方法

摘要

本发明涉及一种两电平变流器的空间矢量脉宽调制方法，属于电力电子和变流技术领域。本发明方法根据三相参考电压的采样值计算出三相参考电压的最大值和最小值，直接计算得到三相开关器件在采样周期内的导通时间，从而获得各开关器件的控制信号。本发明方法不需要进行坐标变换和扇区判断，不含无理数和三角函数运算，只需进行少量的比较运算和简单的四则运算即可得到器件的开关控制信号，算法流程简单，易于实现，计算量小，并可以对直流侧中点电位低频分量进行优化控制，减小了空间矢量脉宽调制技术的处理器成本，并提高了空间矢量脉宽调制技术的通用性。

主权项

一种两电平变流器的空间矢量脉宽调制方法，包括以下步骤：(1)在一个采样周期T_s的开始时刻t₀，对两电平变流器的三相参考电压进行采样，得到t₀时刻的三相参考电压，分别记为u_a(t₀)、u_b(t₀)和u_c(t₀)，将三相参考电压u_a(t₀)、u_b(t₀)和u_c(t₀)中的最大值记为u_max(t₀)，最小值记为u_min(t₀)，同时测量t₀时刻两电平变流器的直流侧电压U_dc；(2)通过下式，计算上述采样周期T_s内两电平变流器的三相上桥臂开关的导通时间长度T_a、T_b和T_c：$T_a=\frac{T_s}{U_{dc}}[u_a\left(t_0\right)-u_{\min }\left(t_0\right)+l],$$T_b=\frac{T_s}{U_{dc}}[u_b\left(t_0\right)-u_{\min }\left(t_0\right)+l],$$T_c=\frac{T_s}{U_{dc}}[u_c\left(t_0\right)-u_{min}\left(t_0\right)+l],$其中，l＝k[U_dc‑u_max(t₀)+u_min(t₀)]，k为零矢量(111)作用时间占全部零矢量作用时间的比例，k的取值范围为0<k<1；(3)利用下式，计算得到两电平变流器的三相上桥臂开关在采样周期T_s内的导通时刻t_aon、t_bon和t_con：$t_{aon}=t_0+\frac{1}{2}(T_s-T_a),$$t_{bon}=t_0+\frac{1}{2}(T_s-T_b),$$t_{\mathrm{con}}=t_0+\frac{1}{2}(T_s-T_c),$以及关断时刻t_aoff、t_boff和t_coff：$t_{aoff}=t_0+\frac{1}{2}(T_s+T_a),$$t_{boff}=t_0+\frac{1}{2}(T_s+T_b),$$t_{coff}=t_0+\frac{1}{2}(T_s+T_c);$(4)利用下式，得到两电平变流器的三相上桥臂开关的控制信号S_ap(t)、S_bp(t)和S_cp(t)：$S_{ap}\left(t\right)=\{\begin{array}{c}1,t\in [t_{aon},t_{aoff}]\\ 0,t\notin [t_{aon},t_{aoff}]\end{array},$$S_{bp}\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}1,t\in [t_{bon},t_{boff}]\\ 0,t\notin [t_{bon},t_{boff}]\end{array}\right.$$S_{cp}\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}1,t\in [t_{con},t_{coff}]\\ 0,t\notin [t_{con},t_{coff}]\end{array}\right.$(5)利用下式，得到两电平变流器的三相下桥臂开关的控制信号S_an(t)、S_bn(t)和S_cn(t)：$S_{an}\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}0,t\in [t_{aon}-\Delta t,t_{aoff}+\Delta t]\\ 1,t\notin [t_{aon}-\Delta t,t_{aoff}+\Delta t]\end{array}\right.,$$S_{bn}\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}0,t\in [t_{bon}-\Delta t,t_{boff}+\Delta t]\\ 1,t\notin [t_{bon}-\Delta t,t_{boff}+\Delta t]\end{array}\right.$$S_{cn}\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}0,t\in [t_{con}-\Delta t,t_{coff}+\Delta t]\\ 1,t\notin [t_{con}-\Delta t,t_{coff}+\Delta t]\end{array}\right.$其中，Δt为死区时间，取值范围为1‑10微秒。