单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法与系统，通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角，识别相位角所处大扇区，进行dq‑αβ变换，获取相位角所处大扇区的矢量修正量，计算相位角对应的小扇区两电平矢量，根据控制时间与输出电压、相位角所处大扇区的矢量修正量以及小扇区两电平矢量，获取相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间，并根据预设单向三电平整流器中开关分配表，将两电平矢量开通时间分配至单向三电平整流器中开关对应的桥臂。整个过程中，通过锁相环进行大区间判断，得到的判断区间准确稳定，锁相环自身具有抗谐波污染和三相不平衡功能，排除直接使用输入采样电压进行判断的干扰，使得输入电流更光滑、正弦化。

【技术实现步骤摘要】
单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法与系统
本专利技术涉及整流器调制
，特别是涉及单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制(SpaceVectorPulseWidthModulation，SVPWM)方法与系统。
技术介绍
随着电力电子技术的进步，对电能质量的要求越来越高。但是工业产品中不可避免使用到非线性负载，从而对电网电压造成畸变、谐波污染、不平衡等问题也备受关注。整流器作为变频电源不可缺少的一个环节，可以使得网侧输入电流保持正弦化，减少电网污染。SVPWM正是控制实现输入电流正弦化的最佳选择方式。SVPWM获取复杂度高，对实际应用需要较高端的处理器才能满足控制需求。此外，由于单向三电平整流器拓扑能量只能单向流动，在实际产品应用中会经常出现SVPWM过调制现象，这也带来了空载电流很小时，输出电压难以稳定、电流断续问题。因此，SVPWM调制方式是单向三电平整流器控制的一个重要组成部分。目前技术人员提出SVPWM获取方式包括：90°坐标系获取方式，60°坐标系获取方式、虚拟坐标系获取方式、简化为两电平获取方式等。这些方式虽然能在一定程度上实现单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制，但是整个调制过程过于复杂且调制结果不够准确。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制复杂且不准确的问题，提供一种简单且调制准确的单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法与系统。一种单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法，包括步骤：通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角；识别相位角所处大扇区，大扇区为从预设初始角度开始，以预设每N角度区间划分为M个的扇区，其中，M＝360/N，N和M为正整数；对相位角进行dq-αβ变换，获取相位角所处大扇区对应的矢量修正量；识别相位角所处大扇区中所处的小扇区，记录为目标小扇区，根据相位角所处大扇区对应的矢量修正量，获取目标小扇区对应的两电平矢量，小扇区为在单个大扇区中以预设每n角度区间划分为m个的扇区，其中m＝N/n，m和n为正整数；获取单向三电平整流器的控制时间与输出电压，根据控制时间与输出电压、相位角所处大扇区对应的矢量修正量以及小扇区对应的两电平矢量，获取相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间；根据预设单向三电平整流器中开关分配表，将相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间分配至单向三电平整流器中开关对应的桥臂。一种单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制系统，包括：相位角获取模块，用于通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角；第一识别模块，用于识别相位角所处大扇区，大扇区为从预设初始角度开始，以预设每N角度区间划分为M个的扇区，其中，M＝360/N，N和M为正整数；变换模块，用于对相位角进行dq-αβ变换，获取相位角所处大扇区对应的矢量修正量；第二识别模块，用于识别相位角所处大扇区中所处的小扇区，记录为目标小扇区，根据相位角所处大扇区对应的矢量修正量，获取目标小扇区对应的两电平矢量，小扇区为在单个大扇区中以预设每n角度区间划分为m个的扇区，其中m＝N/n，m和n为正整数；时间计算模块，用于获取单向三电平整流器的控制时间与输出电压，根据控制时间与输出电压、相位角所处大扇区对应的矢量修正量以及小扇区对应的两电平矢量，获取相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间；分配模块，用于根据预设单向三电平整流器中开关分配表，将相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间分配至单向三电平整流器中开关对应的桥臂。本专利技术单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法与系统，通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角，识别相位角所处大扇区，进行dq-αβ变换，获取相位角所处大扇区的矢量修正量，计算相位角对应的小扇区两电平矢量，根据控制时间与输出电压、相位角所处大扇区的矢量修正量以及小扇区两电平矢量，获取相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间，并根据预设单向三电平整流器中开关分配表，将两电平矢量开通时间分配至单向三电平整流器中开关对应的桥臂。整个过程中，通过锁相环进行大区间判断，得到的判断区间准确稳定，锁相环自身具有抗谐波污染和三相不平衡功能，排除直接使用输入采样电压进行判断的干扰，使得输入电流更光滑、正弦化。附图说明图1为本专利技术单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法第一个实施例的流程示意图；图2为大扇区与小扇区划分示意图；图3为本专利技术单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法第二个实施例的流程示意图；图4为应用本专利技术单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法第一个实施例的处理流程框图；图5为本专利技术单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制系统第一个实施例的结构示意图；图6为本专利技术单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制系统第二个实施例的结构示意图。具体实施方式如图1所示，一种单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法，包括步骤：S100：通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角。锁相环(phaselockedloop，PLL)，是指锁定相位的环路。这是一种典型的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。采用锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角。具体来说，在实际应用中可以将单向三电平整流器的三相输入端与锁相环连接，从而通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角。更进一步来说，是采用DSOGI-PLL(双广义二阶积分器的软件锁相环)算法，通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角，采用这种方式即使在在电网较大谐波和三相不平衡情况下也能正确锁相，从而平稳且准确获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角。S200：识别相位角所处大扇区，大扇区为从预设初始角度开始，以预设每N角度区间划分为M个的扇区，其中，M＝360/N，N和M为正整数。相位角的变化范围是0～360度(或者说是0～180度以及-180～0度)，针对360度的变化区间，将其等N角度区间划分为M个扇区，具体可以参见图2，为便于理解图2中所示的情况为划分为6个大扇区，每隔大扇区角度变化区间为60度。步骤S100获取的相位角可以可能处于M个大扇区中的任意一个大扇区，识别当前相位角所处大扇区。S300：对相位角进行dq-αβ变换，获取相位角所处大扇区对应的矢量修正量。对相位角进行dq-αβ变换，获取相位角所处大扇区对应的扇区矢量修正量。具体来说，dq-αβ变换的公式为：进行dq-αβ变换变换之后，M个大扇区中每个大扇区都有对应的矢量修正量，该矢量修正量可以是预先计算好的。针对有6个大扇区的情况，其每个大扇区对应的矢量修正量具体如下表1。表1扇区矢量修正表在表1中，Udc为向三电平整流器的输出电压。S400：识别相位角所处大扇区中所处的小扇区，记录为目标小扇区，根据相位角所处大扇区对应的矢量修正量，获取目标小扇区对应的两电平矢量，小扇区为在单个大扇区中以预设每n角度区间划分为m个的扇区，其中m＝N/n，m和n为正整数。对大扇区进行二次扇区划分，将大扇区等n角度区间划分为m个小扇区，其中，m＝N/n，m和n为正整数。具体可以继续参见图2，在图2中Ⅰ号大扇区被划分为6个小扇区，每个小扇区对应角度区间为10度。具体来说，进行二次扇区划分的目的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法，其特征在于，包括步骤：通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角；识别所述相位角所处大扇区，所述大扇区为从预设初始角度开始，以预设每N角度区间划分为M个的扇区，其中，M＝360/N，N和M为正整数；对所述相位角进行dq‑αβ变换，获取所述相位角所处大扇区对应的矢量修正量；识别所述相位角所处大扇区中所处的小扇区，记录为目标小扇区，根据所述相位角所处大扇区对应的矢量修正量，获取所述目标小扇区对应的两电平矢量，所述小扇区为在单个所述大扇区中以预设每n角度区间划分为m个的扇区，其中m＝N/n，m和n为正整数；获取单向三电平整流器的控制时间与输出电压，根据所述控制时间与输出电压、所述相位角所处大扇区对应的矢量修正量以及所述小扇区对应的两电平矢量，获取所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间；根据预设单向三电平整流器中开关分配表，将所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间分配至所述单向三电平整流器中开关对应的桥臂。

【技术特征摘要】
1.一种单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法，其特征在于，包括步骤：通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角；识别所述相位角所处大扇区，所述大扇区为从预设初始角度开始，以预设每N角度区间划分为M个的扇区，其中，M＝360/N，N和M为正整数；对所述相位角进行dq-αβ变换，获取所述相位角所处大扇区对应的矢量修正量；识别所述相位角所处大扇区中所处的小扇区，记录为目标小扇区，根据所述相位角所处大扇区对应的矢量修正量，获取所述目标小扇区对应的两电平矢量，所述小扇区为在单个所述大扇区中以预设每n角度区间划分为m个的扇区，其中m＝N/n，m和n为正整数；获取单向三电平整流器的控制时间与输出电压，根据所述控制时间与输出电压、所述相位角所处大扇区对应的矢量修正量以及所述小扇区对应的两电平矢量，获取所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间；根据预设单向三电平整流器中开关分配表，将所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间分配至所述单向三电平整流器中开关对应的桥臂。2.根据权利要求1所述的单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法，其特征在于，所述通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角的步骤包括：采用DSOGI-PLL算法，通过锁相环获取单向三电平整流器三相输入电压的相位角。3.根据权利要求1所述的单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法，其特征在于，所述根据所述控制时间与输出电压、所述相位角所处大扇区对应的矢量修正量以及所述小扇区对应的两电平矢量，获取所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间的步骤包括：采用桥臂时间计算公式，根据所述控制时间与输出电压以及所述相位角所处大扇区对应的矢量修正量，计算单向三电平整流器在X、Y以及Z上的开通时间，所述X、Y以及Z为空间三维坐标轴线方向；根据两电平矢量空间的计算推导，确定在每个所述小扇区内两电平矢量与单向三电平整流器在X、Y以及Z上的开通时间的对应关系，将单向三电平整流器在X、Y以及Z上的开通时间选择性的赋值到所述小扇区内两电平矢量上，获取所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间；所述桥臂时间计算公式具体为：式中，Vα与Vβ为所述相位角所处大扇区对应的矢量修正量，Udc为所述单向三电平整流器的输出电压，Ts为所述单向三电平整流器的控制时间。4.根据权利要求1所述的单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法，其特征在于，所述获取单向三电平整流器的控制时间与输出电压，根据所述控制时间与输出电压、所述相位角所处大扇区对应的矢量修正量以及所述小扇区对应的两电平矢量，获取所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间的步骤之后还包括：对所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间进行过调处理，获得过调处理后的开通时间；所述根据预设单向三电平整流器中开关分配表，将所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间分配至所述单向三电平整流器中开关对应的桥臂的步骤包括：根据预设单向三电平整流器中开关分配表，将所述过调处理的开通时间分配至所述单向三电平整流器中开关对应的桥臂。5.根据权利要求4所述的单向三电平整流器的空间矢量脉宽调制方法，其特征在于，所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间包括第一时间和第二时间，所述对所述相位角在对应的小扇区内两电平矢量开通时间进行过调处理，获得过调处理后的开通时间的步骤包括：当所述第一时间与所述第二时间之和大于所述控制时间、所述第一时间大于所述第二时间且所述第一时间大于所述控制时间时，所述第一时间更新为所述控制时间，所述第二时间更新为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立功，魏小忠，
申请(专利权)人：广州致远电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44