级联中点箝位多电平逆变器的一种SPWM脉冲旋转控制方法

摘要

级联中点箝位多电平逆变器的一种SPWM脉冲旋转控制方法，属于电力电子多电平脉宽调制技术领域，采用单载波调制，脉冲占空比基于公式计算，将调制结果转化为相应的二进制码，通过脉冲编码和脉冲动态旋转，均衡应用各逆变单元、均衡应用各逆变单元中两串联电容，进而平衡各逆变单元的电压与功率、平衡各逆变单元中两串联电容电压，以较低的各逆变单元开关频率实现较高的综合相电压脉冲频率。本发明无需给级联中点箝位多电平逆变器增加任何额外硬件，控制板可使用一个DSP芯片和一个CPLD芯片，其中DSP产生SPWM调制在本发明中所需要的二进制码信息，CPLD完成脉冲编码和脉冲旋转，实现容易，系统成本低。

主权项

1、级联中点箝位多电平逆变器的一种SPWM脉冲旋转控制方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤1：定义每个逆变单元的控制信号K1、K2、K3，定义每个逆变单元的8个开关信号Sa1、Sa2、Sb1、Sb2、Sa1’、Sa2’、Sb1’、Sb2’，确定各逆变单元控制信号与开关信号、输出电压及所用电容的关系；步骤2：针对每相调制波及其变化率的正负，分别定义两个二进制变量a和b，其中a＝1代表调制波的负值部分，a＝0代表调制波的正值部分，b＝1代表调制波变化率的负值部分，b＝0代表调制波变化率的正值部分，对于3相系统，则需要定义6个这样的变量；步骤3：根据级联中点箝位多电平逆变器总的逆变单元数N，选择二进制变量的数目，定义相应的二进制变量，组成二进制码以标识从零到(2N-1)的数；步骤4：将调制波取绝对值，然后将其与各电平值比较，“截取”处于各电平区域的调制波，并“压缩”到单一载波内；步骤5：将经过“截取”并“压缩”到单一载波内的各段调制波与该载波比较，产生PWM脉冲序列，实现单载波调制，对于3相系统，将产生3个脉冲序列，SPWM脉冲序列的占空比计算公式为式中，Mb为调制比，Tc为载波周期，t1和t2分别为载波相邻最大、最小值对应的时刻，Q为电平数，1≤Q≤2N；步骤6：对于每相而言，上述定义的二进制变量和脉冲序列包含了调制波经过PWM处理的完整信息，根据控制信号与输出电压、所用电容的关系，考虑每个逆变单元中两串联电容的均衡使用，列写从上述定义的二进制变量到N个逆变单元控制信号的逻辑真值表；步骤7：根据所列写的逻辑真值表，获得各逆变单元控制信号与各二进制变量间的逻辑函数；步骤8：每个新脉冲到达时，由逻辑函数表示的控制信号在其所在相的各逆变单元间完成一次旋转；步骤9：每隔N个脉冲，将二进制变量b取反，以轮换每个逆变单元中两串联电容的使用；步骤10：上述定义的二进制变量和脉冲序列由一片DSP芯片产生，逻辑函数和脉冲旋转由一片CPLD芯片实现。