基于纹波电流峰值的NPC变流器随机开关频率调制方法技术

本发明专利技术公开的基于纹波电流峰值的NPC变流器随机开关频率调制方法，包括以下步骤：步骤1，根据载波脉冲宽度调制方法，得到三相调制波，随后设定固定开关周期，求解并输出a、b和c三相开关状态及其各自作用时间；步骤2，根据三相中纹波电流斜率的最大值和拐点值，确定有纹波电流最大值，求解满足纹波电流限制值的随机开关周期；步骤3，使用随机开关周期替代固定开关周期，并计算随机开关周期下三相开关各自作用时间，形成最终的调制波形。本发明专利技术调制方法根据比较得到纹波电流最大值，调整开关周期，使纹波电流的最大值满足随机开关周期下纹波电流有效值的限制值，从而有效降低变流器输出电流的谐波含量，有很好的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于纹波电流峰值的NPC变流器随机开关频率调制方法
本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种基于纹波电流峰值的NPC变流器随机开关频率调制方法。
技术介绍
近年来，三相电压源脉冲宽度调制(PWM)变流器是功率转换应用中使用最广泛的电力电子器件之一。空间矢量PWM(SVPWM)和不连续PWM(DPWM)是两种典型的调制方法。长时间以来，对于三相变流器的PWM控制方式，开关周期是固定的。然而，简单的将开关周期处理为恒定值，对系统性能改进来说，会丧失重要的自由度。此外，由于频谱峰值接近开关频率的谐波，所以在这些频率附近，电磁干扰噪声峰值也将更大，从而使纹波电流问题变得更加严重。随机PWM(RPWM)是目前使用最广泛的变化开关频率PWM(VSFPWM)方法。RPWM的原理是随机扩展变流器的开关周期，使频谱分布在比CSFPWM更广的范围内。RPWM在过去20年里得到了很好的发展，并且在很多应用领域得到了改进，这些改进的目标是有效降低变流器的输出纹波电流。在RPWM控制下，变流器的损耗和纹波电流通常是不可控的。最后，可控性的VSFPWM代替了随机PWM。纹波电流是三相PWM变流器设计和控制的本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于纹波电流峰值的NPC变流器随机开关频率调制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据载波脉冲宽度调制方法，得到三相调制波，随后通过空间矢量脉冲宽度调制策略，设定固定开关周期，求解并输出a、b和c三相开关状态及其各自作用时间；步骤2，根据三相中纹波电流斜率的最大值和拐点值，确定有纹波电流最大值，求解满足纹波电流限制值的随机开关周期；步骤3，使用步骤2的随机开关周期替代步骤1中的固定开关周期，并计算随机开关周期下三相开关各自作用时间，形成最终的调制波形。

【技术特征摘要】
1.基于纹波电流峰值的NPC变流器随机开关频率调制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据载波脉冲宽度调制方法，得到三相调制波，随后通过空间矢量脉冲宽度调制策略，设定固定开关周期，求解并输出a、b和c三相开关状态及其各自作用时间；步骤2，根据三相中纹波电流斜率的最大值和拐点值，确定有纹波电流最大值，求解满足纹波电流限制值的随机开关周期；步骤3，使用步骤2的随机开关周期替代步骤1中的固定开关周期，并计算随机开关周期下三相开关各自作用时间，形成最终的调制波形。2.根据权利要求1所述的基于纹波电流峰值的NPC变流器随机开关频率调制方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤为：步骤1.1，根据载波脉冲宽度调制方法，得到三相调制波表达式，如公式(1)，其中Um为三相相电压的幅值，Ua、Ub和Uc分别为对应三相a、b和c的相电压，ω为a、b和c各相相电压的角频率；步骤1.2，通过步骤1.1得到的三相调制波合成参考电压矢量vref，具体如公式(2)，步骤1.3，构造电压型三电平中点钳位变流器的空间矢量VS：步骤1.3.1，根据三电平NPC变流器的拓扑结构，定义拓扑结构的开关函数Sx为：其中Sx中x分别表示a、b、c三相，数字2、1、0分别代表第x相桥臂对应输出的P、O、N三种状态；步骤1.3.2，由步骤1.3.1中可知，a、b、c三相的对应的输出电压UA、UB、UC可表示为：其中Sa、Sb、Sc分别表示为三电平变流器a、b、c各相开关状态，Udc为直流侧总电压；步骤1.3.3，结合步骤1.3.1和步骤1.3.2，得到三电平NPC变流器的空间矢量VS为：由公式(5)可得到27个空间矢量，均采用xyz(x,y,z＝P,O,N)表示；步骤1.4，建立两相静止坐标系，即αβ坐标系，将步骤1.2中的参考电压矢量vref在αβ坐标系内进行分解，见公式(6)：其中θ为参考电压矢量vref与α轴的夹角，|vref|为参考电压矢量的模，Vα为|vref|在α轴上的电压值，Vβ为|vref|在β轴上的电压值；步骤1.5，根据步骤1.4中夹角θ的大小判断参考电压矢量vref所在的大扇区N：即当夹角0°<夹角θ<60°时，参考电压矢量vref位于第Ⅰ大扇区；当60°<夹角θ<120°时，参考电压矢量vref位于第Ⅱ大扇区；当120°<夹角θ<180°时，参考电压矢量vref位于第Ⅲ大扇区；当180°<夹角θ<240°时，参考电压矢量vref位于第Ⅳ大扇区；当240°<夹角θ<300°时，参考电压矢量vref位于第Ⅴ大扇区；当300°<夹角θ<360°时，参考电压矢量vref位于第Ⅵ大扇区；步骤1.6，通过引入两个等效角变量θ′和θ*，继续判断参考电压矢量vref位于步骤1.5中大扇区中所在的小区，设变量θ′∈(0,2π)；变量θ*∈[0,π/3]，设定调制比则每个大扇区内分为6个三角形小区S1-S6，每个小区的表达式为：步骤1.7，设定固定开关周期，计算落入步骤1.6小区内的参考电压矢量vref作用的时间：步骤1.7.1，设合成参考电压矢量vref的三个空间矢量V1、V2、V3的作用时间分别对应为T1、T2、T3，Ts为固定开关周期，由伏秒平衡原则可得：步骤1.7.2，由步骤1.7.1可知，在第Ⅰ大扇区内六个小区域S1-S6的矢量作用时间分别为：

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，高桐，曹志浩，张辉，周登科，何俊成，范聪，
申请(专利权)人：西安理工大学，徐州天之源新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61