能量转换系统中的T型三电平SVPWM的控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种能量转换系统中的T型三电平SVPWM的控制方法，包括以下步骤：步骤一、三电平三相变流器中每相都有3个开关状态，三相27个开关状态组合通过abc三相静止坐标系转换至αβ两相静止坐标系，并得出T型三电平空间矢量图，根据27个矢量模的大小，可以将矢量进行分类；步骤二、将整个αβ两相静止坐标系平面分为6个大的扇区；步骤三、判断参考矢量[Vrefα Vrefβ]所在的大扇区；步骤五、通过对称和旋转变换将处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区的矢量变换到第Ⅲ扇区；步骤六、判断变换后的矢量所在的第Ⅲ扇区小区域，所述小区域为别为A区、B区、C区和D区；步骤七、确定各矢量的时间分配及发送顺序。

【技术实现步骤摘要】
能量转换系统中的T型三电平SVPWM的控制方法
本专利技术涉及能量转换系统(PowerConvertSystem)变频器
，更具体的说涉及一种能量转换系统(PCS)变频器中的T型三电平的SVPWM控制方法。
技术介绍
传统正弦波脉宽调制SPWM，在进行脉宽调制时,使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时,脉冲的宽度也最大,而脉冲间的间隔则最小。反之,当正弦值较小时，脉冲的宽度也小,而脉冲间的间隔则较大,这样的电压脉冲系列可以使负载中电流高次谐波大为减小。SPWM的调制方法主要有单极性SPWM和双极性SPWM，各有其优缺点。传统的SPWM相比，SVPWM在输出电压或电机线圈的电流都将产生更少的谐波,电流波形畸变减小，提高了对PCS对直流电源的利用率，易于数字化实现。但是SVPWM扇区的确定需要大量的计算，对控制芯片的计算能力要求高，随着DSP等芯片的快速发展，SVPWM调制必将会有更加广阔的应用前景。
技术实现思路
针对相关
文献和以上现有技术的不足，在大量现有文献研究和长期在相关领域研发实践的基础上，本专利技术提出“一种能量转换系统(PCS)中的T型三电平的SVPWM控制方法”，通过“SPWM的调制方法”，实现“产生更少的谐波,电流波形畸变减小，提高了对PCS对直流电源的利用率以及基于DSP更为高效的执行算法”的有益效果。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种能量转换系统中的T型三电平SVPWM的控制方法，包括以下步骤：步骤一、三电平三相变流器中每相都有3个开关状态，三相27个开关状态组合通过abc三相静止坐标系转换至αβ两相静止坐标系，并得出T型三电平空间矢量图，根据27个矢量模的大小，可以将矢量进行分类；步骤二、将整个αβ两相静止坐标系平面分为6个大的扇区；步骤三、判断参考矢量[VrefαVrefβ]所在的大扇区；步骤四、通过对称和旋转变换将处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区的矢量变换到第Ⅲ扇区；步骤五、判断变换后的矢量所在的第Ⅲ扇区小区域，所述小区域为别为A区、B区、C区和D区；步骤六、确定各矢量的时间分配及发送顺序。所述步骤一的开关状态可输出三种电平分别为：正电平+Vdc/2，零电平0、负电平-Vdc/2。所述T型三电平空间矢量图，将整个αβ两相静止坐标系平面分为6个大的扇区，并依照逆时针方向六个大扇区为Ⅲ区、Ⅰ区、Ⅴ区、Ⅳ区、Ⅵ区、Ⅱ区。所述步骤三先根据矩阵对参考矢量进行变换并根据ua，ub，uc的极性确定参考矢量所在的大扇区N＝A+2B+4C，其中A，B，C为变量，如果ua>0，则A＝1，否则A＝0；如果ub>0，则B＝1，否则B＝0；如果uc>0，则C＝1，否则C＝0。所述步骤四中，第Ⅰ扇区变换为第Ⅲ扇区以为反射轴做反射变换，第Ⅴ扇区变换为第Ⅲ扇区顺时针旋转120。，第Ⅳ扇区变换为第Ⅲ扇区以为反射轴做反射变换，第Ⅵ扇区变换为第Ⅲ扇区逆时针旋转120。，以α轴为反射轴做反射变换，所述步骤五，如果矢量则为小区域A区，如果则为小区域C区，如果则为小区域D区，其他情况为B区。所述步骤六在合成矢量时，选用参考矢量终点所在的小区域的三个顶点上的基本电压矢量来合成，若落在A区则选择基本矢量V0、V1、V2，若落在B区则选择基本矢量V1、V2、V8，若落在C区则选择基本矢量V1、V7、V8，若落在D区则选择基本矢量V2、V8、V9。本专利技术具备的有益效果是：与传统技术相比，本专利技术有益效果是：采用TMS320F28335作为控制芯片，简单易于实现，SVPWM控制产生更少的谐波,电流波形畸变减小，并且提高了对PCS对直流电源的利用率。附图说明图1为本专利技术具体实施例的三相T型三电平并网变流器主电路拓扑；图2为本专利技术具体实施例的T型三电平空间矢量图；图3为本专利技术具体实施例的第Ⅲ扇区分布图图4为本专利技术具体实施例的第Ⅲ扇区C区驱动波形具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式如所涉及的控制系统，相互间的连接关系，及实施方法，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。1、采用了TI的TMS320F28335作为控制芯片，主频达150MHz，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的ePWM输出，12位16通道ADC。能够快速实时地实现各种数字信号信息的采集和处理，可以很方便完成数字控制算法的计算。2、如图1所示，为三相T型三电平并网变流器主电路拓扑，其中vdc为直流电压，C1与C2为直流母线电容，ua、ub、uc分别为以母线电容中点O为参考点的三相变流器各桥臂输出的电压，La、Lb、Lc为逆变器侧滤波电感，C为滤波电容，Rd为阻尼电阻，ia、ib、ic分别为流入逆变器的各相交流电流，iga、igb、igc为从电网流出的各相交流电流，Lg为网侧电感，uga、ugb、ugc是以中性点N为参考点的电网的各相电压。3、如图1所示，以a相为例，变流器输出a相电压ua(以母线电容中点O为参考)根据开关状态可输出三种电平分别为：正电平+Vdc/2用P来表示，零电平用0来表示，负电平-Vdc/2用N来表示，具体的各开关管的开关状态与对应输出的电压如下表所示：表1a相开关状态表可见三电平三相变流器中各个相都有3个开关状态，那么三相会产生27个开关状态组合，可以通过abc三相静止坐标系转换至αβ两相静止坐标系推出矢量图，如图2所示。为方便计算，取变换矩阵为：以T型三电平输出状态PPN为例，此时三相分别输出用矢量表示为[+Vdc/2，+Vdc/2，-Vdc/2]，经过式(1)矩阵变换可得，在αβ两相静止坐标系上的矢量表示：可知此矢量的模为：根据27个矢量模的大小，可以将矢量进行分类，如下表所示：表2矢量分类表如图2T型三电平空间矢量图，将整个αβ两相静止坐标系平面分为6个大的扇区，并依照逆时针方向将六个大扇区标记成Ⅲ、Ⅰ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅱ区。4SVPWM具体调制算法如下：4.1首先判断参考电压矢量所在的大扇区。由变换矩阵(1)可知若由αβ两相静止坐标系转换至abc三相静止坐标系的矩阵为：首先根据矩阵(4)对参考矢量[VrefαVrefβ]进行如下变换：可根据ua，ub，uc的极性来确定参考矢量所在的大扇区，取A，B，C三个变量，有如下规定：(1)如果ua>0，则A＝1，否则A＝0；(2)如果ub>0，则B＝1，否则B＝0；(3)如果uc>0，则C＝1，否则C＝0。则可以确定大扇区号N＝A+2B+4C。4.2从图2T型三电平空间矢量图可以看出电压矢量的分布具有对称性，因此为尽量的简化计算可通过对称和旋转变换将处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区的矢量变换到第Ⅲ扇区，具体做法如下表所示。表3线性变换表格4.3判断矢量所在的小区域如图3所示为第Ⅲ扇区分布图，可分为四个小区域，A区(包括A1和A2)，B区(包括B1和B2)，C区以及D区，矢量Vref’＝[Vrefα’Vrefβ’]为参考矢量，ta，tb，tc为相应的矢量分配时间。表4小区域判断条件4.4确定各矢量的时间分配及发送顺序Ts为开关周期，如图3，可对C区进行分析，按照伏秒平衡的原理，可确定相应的矢量分配时间有：可得同理可以求出其他小扇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量转换系统中的T型三电平SVPWM的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 步骤一、三电平三相变流器中每相都有3个开关状态，三相27个开关状态组合通过abc三相静止坐标系转换至αβ两相静止坐标系，并得出T型三电平空间矢量图，根据27个矢量模的大小，可以将矢量进行分类； 步骤二、将整个αβ两相静止坐标系平面分为6个大的扇区； 步骤三、判断参考矢量[Vrefα Vrefβ]所在的大扇区； 步骤四、通过对称和旋转变换将处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区的矢量变换到第Ⅲ扇区； 步骤五、判断变换后的矢量所在的第Ⅲ扇区小区域，所述小区域为别为A区、B区、C区和D区； 步骤六、确定各矢量的时间分配及发送顺序。

【技术特征摘要】
1.一种能量转换系统中的T型三电平SVPWM的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、三电平三相变流器中每相都有3个开关状态，三相27个开关状态组合通过abc三相静止坐标系转换至αβ两相静止坐标系，并得出T型三电平空间矢量图，根据27个矢量模的大小，可以将矢量进行分类；步骤二、将整个αβ两相静止坐标系平面分为6个大的扇区；步骤三、判断参考矢量[VrefαVrefβ]所在的大扇区；步骤四、通过对称和旋转变换将处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ扇区的矢量变换到第Ⅲ扇区；步骤五、判断变换后的矢量所在的第Ⅲ扇区小区域，所述小区域为别为A区、B区、C区和D区；步骤六、确定各矢量的时间分配及发送顺序，其中，Vrefα，Vrefβ分别为α轴参考电压矢量和β轴参考电压矢量。2.根据权利要求1所述的T型三电平SVPWM的控制方法，其特征在于：所述步骤一的开关状态可输出三种电平分别为：正电平+Vdc/2，零电平0、负电平-Vdc/2，其中，Vdc为输出直流电压。3.根据权利要求1所述的T型三电平SVPWM的控制方法，其特征在于：所述T型三电平空间矢量图，将整个αβ两相静止坐标系平面分为6个大的扇区，并依照逆时针方向六个大扇区为Ⅲ区、Ⅰ区、Ⅴ区、Ⅳ区、Ⅵ区、Ⅱ区。4.根据权利要求1所述的T型三电平SVPWM的控制方法，其特征在于：所述步骤三先根据矩阵对参考矢量进行变换并...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡旭，姜广宇，王海松，叶程广，丁卓禹，
申请(专利权)人：安徽启光能源科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34