十五开关变换器的空间矢量调制方法技术

本发明专利技术提供一种十五开关变换器的空间矢量调制方法，该方法包括步骤十五开关变换器电压矢量图能够映射为两个十二开关变换器电压矢量图，将上交流端参考电压矢量和下交流端参考电压矢量分别映射在两个十二开关变换器电压矢量图；在十二开关矢量图上选择十二开关变换器电压作用矢量并确定电压矢量作用时间，将得到的十二开关变换器电压作用矢量从十二开关变换器电压空间矢量平面映射到十五开关变换器电压矢量空间平面，同时将十二开关变换器电压矢量作用时间折算成十五开关变换器电压矢量作用时间。有益效果是该方法简化了十五开关变换器调制方法的复杂度，便于数字化实现。有助于理解十五开关变换器的工作机理，能够扩展到其他电平逆变器的SVPWM调制中去。

Space vector modulation method for fifteen switch converter

The invention provides a space vector modulation method of fifteen switch converter, the method comprises the steps of fifteen switch converter voltage vector can be mapped into two twelve switch converter voltage vector on the AC side, the reference voltage vector and reference voltage vector under the AC side were mapped in two of twelve switch converter voltage vector figure twelve; switching converter voltage vector in the twelve switch vector and determine the time of voltage vector, the voltage twelve switching vector is obtained from the twelve switch converter voltage space vector plane is mapped to the fifteen switch converter voltage vector space plane, while the twelve switch converter voltage vector time conversion fifteen switching time of voltage vector. The beneficial effect is that the method simplifies the complexity of the modulation method of the fifteen switch converter and is convenient for digital realization. It is helpful to understand the working mechanism of the fifteen switch converter and can be extended to the SVPWM modulation of the other level inverters.

【技术实现步骤摘要】
十五开关变换器的空间矢量调制方法
本专利技术属于多开关变换器的控制技术，具体涉及一种十五开关变换器的空间矢量调制方法。
技术介绍
随着功率变换器小型化、高可靠性和低功耗的不断发展，各国学者对功率变换器拓扑结构的改进做出了大量工作，并取得了大量成果。十五开关变换器电压矢量的增多提高了系统的可控性，并且相比九开关也降低了部分开关所承受的电压应力。空间矢量调制策略已经广泛应用于功率变换器的控制，利用空间矢量调制策略可实现不同类型功率变换器的控制，但是不同拓扑结构功率变换器的空间矢量调制策略不同，十五开关变换器的空间矢量调制方法是通过上下两个交流输出端的电压矢量共同决定开关器件的工作状态，而不是传统意义上单一电压矢量决定开关器件的开关状态。
技术实现思路
针对十五开关变换器的工作特点，本专利技术的目的在于提供一种十五开关变换器的空间矢量调制方法，该方法同时适用于十五开关变换器的同频和异频工作模式，本专利技术的调制策略可简化调制过程，并提高电压利用率。为实现上述目的,本专利技术提供一种十五开关变换器的空间矢量调制方法，包括如下步骤：①十五开关变换器电压矢量图能够映射为两个十二开关变换器电压矢量图，将上交流端参考电压矢量和下交流端参考电压矢量分别映射在两个十二开关变换器电压矢量图。②在十二开关矢量图上选择十二开关变换器电压作用矢量并确定电压矢量作用时间，将得到的十二开关变换器电压作用矢量从十二开关变换器电压空间矢量平面映射到十五开关变换器电压矢量空间平面，同时将十二开关变换器电压矢量作用时间折算成十五开关变换器电压矢量作用时间。本专利技术有益效果是该方法实现了空间矢量调制方法在十五开关变换器上的应用，相比现有的控制方法省去了检测输出电压电流的装置以及进行PI控制等复杂控制过程，使得控制系统的设计变得简单；空间矢量调制方法的应用实现了电压利用率的提高，同时也降低了十五开关变换器工作中的开关损耗。该方法有助于理解十五开关变换器的工作机理，而且能够很容易地扩展到其他电平逆变器的SVPWM调制中去，对十五开关变换器的应用具有重要的实用价值。附图说明图1为十五开关电压矢量到十二开关电压矢量的映射图；图2为本专利技术上下交流端对应的十二开关矢量不重合时等效电压空间矢量平面图；图3为本专利技术上下交流端对应的十二开关矢量重合时等效电压空间矢量平面图。具体实施方式结合附图对本专利技术的十五开关变换器的空间矢量调制方法加以说明。本专利技术的十五开关变换器的空间矢量调制方法包括如下步骤：①十五开关变换器电压矢量图能够映射为两个十二开关变换器电压矢量图，将上交流端参考电压矢量和下交流端参考电压矢量分别映射在两个十二开关变换器电压矢量图。十五开关矢量可以等效为上交流端参考电压矢量和下交流端参考电压矢量相加，将上交流端参考电压矢量映射到一个十二开关电压矢量图，同理将下交流端参考电压矢量映射到另一个十二开关电压矢量图。②在十二开关矢量图上选择十二开关变换器电压作用矢量并确定电压矢量作用时间，将得到的十二开关变换器电压作用矢量从十二开关变换器电压空间矢量平面映射到十五开关变换器电压矢量空间平面，同时将十二开关变换器电压矢量作用时间折算成十五开关变换器电压矢量作用时间。在十二开关电压矢量图中上下交流端电压矢量分别对应三个十二开关变换器电压矢量且可得到相对应的电压矢量作用时间，分析上下交流端所对应的十二开关变换器电压矢量是否存在重合：若没有重合，判断每个十二开关电压矢量属于小矢量、中矢量、大矢量的哪一类，其次根据映射条件可将每个十二开关电压矢量映射为两个十五开关电压矢量，且将十二开关变换器电压矢量作用时间折算成十五开关变换器电压矢量作用时间；若存在重合，通过比较上下负载端对应此相同矢量的矢量作用时间确定相对应的十五开关矢量，且将十二开关电压矢量作用时间折算为十五开关电压矢量作用时间。本专利技术的十五开关变换器的空间矢量调制方法是这样实现的：在十五开关变换器拓扑图中，直流母线电压为Vdc，共有三个桥臂，分别为桥臂A、桥臂B和桥臂C，每个桥臂可能有四种状态。1.由NPC15开关变换器拓扑结构可得64个九开关变换器电压空间矢量，将十五开关变换器电压矢量等效为上交流端电压矢量和下交流端电压矢量相加，故十五开关变换器电压矢量图可映射为两个十二开关变换器电压矢量图，如图1所示。2.将十二开关变换器矢量图中的矢量进行编号，即可得到十五开关矢量与上交流端参考电压矢量、下交流端参考电压矢量的映射关系，如下表所示，并且还可得到十五开关变换器电压矢量与十二开关变换器电压矢量对照关系。3.在十二开关变换器矢量图中确定上下交流端矢量分别对应的十二开关变换器电压作用矢量以及电压矢量作用时间，根据上下交流端所对应的十二开关变换器电压矢量是否存在重合进行分析：(1)若上下交流端所对应的十二开关变换器电压矢量不存在重合，确定每个十二开关变换器电压矢量所属小矢量、中矢量、大矢量哪种，然后根据相应规则确定所对应的2个十五开关变换器矢量，并且每个十二开关变换器确定的两个十五开关矢量作用时间相等，均为所对应的十二开关矢量作用时间的1/2。(2)若上下交流端所对应的十二开关变换器电压矢量存在重合情况，确定重合的十二开关变换器电压矢量，且根据比较上下负载端对应此相同矢量的矢量作用时间确定相对应的十五开关矢量，且将十二开关电压矢量作用时间折算为十五开关电压矢量作用时间；其余不存在重合的十二开关变换器电压矢量按照步骤(1)确定所映射的十五开关变换器电压矢量以及相对应的矢量作用时间。4.下面举实例进行分析：(1)如图2所示，上交流端电压矢量处于Ⅲ-B，可得其所对应的三个十二开关变换器电压矢量为VH4、VH5、VH13，且相对应的电压矢量作用时间为TH4、TH5、TH13；下交流端电压矢量处于Ⅰ-D，可得其所对应的三个十二开关变换器电压矢量为VL3、VL6、VL11，且相对应的电压矢量作用时间为TL3、TL6、TL11。由此可得上下交流端所对应的十二开关变换器电压矢量不存在重合。由图2中的十二开关变换器矢量图可得此6个十二开关变换器电压矢量中VH4、VH5、VL3为小矢量，VH13、TL11为中矢量，VL6为大矢量，因小矢量可表示为相同矢量方向大矢量的1/2(如V4＝V8/2)、中矢量为表示为相邻大矢量相加的一半(如V11＝(V6+V2)/2)，即可确定VH4对应的十五开关变换器电压矢量为V8,19和V0,19，且这两个十五开关变换器电压矢量作用时间为TH4/2；VH5对应的十五开关变换器电压矢量为V10,19和V0,19，且这两个十五开关变换器电压矢量作用时间为TH5/2；VH13对应的十五开关变换器矢量为V10,19和V8,19，且这两个十五开关变换器电压矢量作用时间为TH13/2；VL3对应的十五开关变换器电压矢量为V0,6和V0,19，且这两个十五开关变换器电压矢量作用时间为TL3/2；VL6对应的十五开关变换器电压矢量为V0,6和V0,6，且这两个十五开关变换器电压矢量作用时间为TL6/2；VL11对应的十五开关变换器电压矢量为V0,6和V0,2，且这两个十五开关变换器电压矢量作用时间为TL11/2。最终得到的12个十五开关变换器电压矢量为V8,19、V0,19、V10,19、V0,19、V10,19、V8,19、V0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种十五开关变换器的空间矢量调制方法，其特征是：该方法包括如下步骤：①十五开关变换器电压矢量图能够映射为两个十二开关变换器电压矢量图，将上交流端参考电压矢量和下交流端参考电压矢量分别映射在两个十二开关变换器电压矢量图；②在十二开关矢量图上选择十二开关变换器电压作用矢量并确定电压矢量作用时间，将得到的十二开关变换器电压作用矢量从十二开关变换器电压空间矢量平面映射到十五开关变换器电压矢量空间平面，同时将十二开关变换器电压矢量作用时间折算成十五开关变换器电压矢量作用时间。

【技术特征摘要】
1.一种十五开关变换器的空间矢量调制方法，其特征是：该方法包括如下步骤：①十五开关变换器电压矢量图能够映射为两个十二开关变换器电压矢量图，将上交流端参考电压矢量和下交流端参考电压矢量分别映射在两个十二开关变换器电压矢量图；②在十二开关矢量图上选择十二开关变换器电压作用矢量并确定电压矢量作用时间，将得到的十二开关变换器电压作用矢量从十二开关变换器电压空间矢量平面映射到十五开关变换器电压矢量空间平面，同时将十二开关变换器电压矢量作用时间折算成十五开关变换器电压矢量作用时间。2.根据权利要求1所述的十五开关变换器电压空间矢量调制方法，其特征是：所述步骤①的具体方法为：十五开关矢量可以等效为上交流端参考电压矢量和下交流端参考电压矢量相加，将上交流端参考电压矢量映射到一个十二开关电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘雷，张俊茹，王凯，王贝贝，庞毅，李梅，朱琳，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津,12