一种多电平逆变器的新型通用SVPWM算法制造技术

本发明专利技术涉及一种多电平逆变器的新型通用SVPWM算法，包括以下步骤：采集多电平逆变器的瞬时三相输入电压V

【技术实现步骤摘要】
一种多电平逆变器的新型通用SVPWM算法


[0001]本专利技术属于电力电子技术应用领域，适用于并网逆变器、PWM镇流器等，更具体地说是涉及一种多电平逆变器的新型通用SVPWM算法。

技术介绍

[0002]在现有的很多SVPWM方案中，随着输出电压电平的增加，涉及的复杂计算和存储要求也随之增加，这使得SVPWM方案的实施非常昂贵。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出的一种新的用于MLI(多电平逆变器)的通用SVPWM算法。目的是为了以更小的算法复杂度和条件，实现可以适用于多电平逆变器SVPWM的有效调制。
[0004]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0005]一种多电平逆变器的新型通用SVPWM算法，包括以下步骤：
[0006]采集多电平逆变器的瞬时三相输入电压V
i
(i＝x，y，z)，转换为瞬时二相输入电压后计算出旋转矢量V
ref
的瞬时幅度；
[0007]基于所述旋转矢量V
ref
的尖端幅值以及调制指数M确定出逆变器的当前工作电平状态L；
[0008]根据所述工作电平状态L确定出当前工作电平状态下每个扇区支撑矢量的K值，以生成每个扇区的支撑矢量SV
i
(i＝1，...，k)，并根据所述SV
i
(i＝1，...，k)确定出HLS中间矢量最近的支撑矢量；
[0009]根据所述旋转矢量V
ref
>以及HLS中间矢量最近的支撑矢量生成更高电平调制开关矢量。
[0010]作为本专利技术的进一步优化方案，所述计算给定的逆变器瞬时三相输入电压，计算公式为：
[0011]v
x
＝V
m cosωt
ꢀꢀꢀ
(1)
[0012][0013][0014]根据转换矩阵将瞬时三相输入电压转换成瞬时两相输入电压，转换矩阵为：
[0015][0016]根据瞬时两相输入电压计算出瞬时幅度，计算公式为：
[0017][0018]作为本专利技术的进一步优化方案，根据获取的瞬时幅度计算逆变器的工作电平状态，计算公式为：
[0019][0020][0021]其中M为调制指数，V
dc
为沿0
°
轴的n级电压矢量的最大长度。
[0022]作为本专利技术的进一步优化方案，根据工作电平状态L计算生成当前工作电平下每个扇区的支撑矢量，计算公式为：
[0023]K＝L-1
ꢀꢀꢀ
(8)
[0024][0025]其中SV
K
为第K个支撑矢量。
[0026]作为本专利技术的进一步优化方案，根据生成的支撑矢量来计算每个支撑矢量与V
ref
的距离并选取最小距离的矢量作为包含V
ref
尖端的HLS的中间矢量，计算公式为：
[0027][0028]其中(V
ref_α
，V
ref_β
)和分别是V
ref
和第K个支撑矢量的坐标。
[0029]作为本专利技术的进一步优化方案，将包含V
ref
尖端的HLS的中间矢量映射到内部子六边形空间矢量图并计算出映射矢量V
ref_m
的坐标(V
ref_mα
，V
ref_mβ
)，根据映射矢量获取内部子六边形空间矢量图最接近的相邻开关矢量，计算公式为：
[0030]V
ref_mα
＝V
ref_α-V
m_α
[0031]V
ref_mβ
＝V
ref_β-V
m_β
ꢀꢀꢀ
(11)
[0032]其中(V
ref_α
，V
ref_β
)和(V
m_α
，V
m_β
)分别是V
ref
和V
m
的坐标。
[0033]作为本专利技术的进一步优化方案，根据获取的内部子六边形空间矢量图最接近的相邻开关矢量计算出与V
ref
确切位置相关的n电平开关矢量，计算公式为：
[0034][0035]其中V
m
为HLS的矢量，V
21
、V
22
、V
23
为内部子六边形空间矢量图最接近的相邻开关矢量。
[0036]本专利技术的有益效果在于：
[0037]1)本专利技术仅涉及对向量的映射和反向映射的一些基本数学计算，仅需在两电平状态上确定开关矢量、开关顺序和停留时间，无需在n级电平状态下确定这些参数，并且也无需确定参考向量的确切位置；
[0038]2)本专利技术可以扩展为具有固定电平数的逆变器的应用中，而无需使用任何查找表技术，简单有效；
[0039]3)本专利技术具有通用性，适用于采用非常规能源的基于网格/独立系统的MLI。
附图说明
[0040]图1为一种多电平逆变器的新型通用SVPWM算法中涉及步骤示意图；
[0041]图2为逆变器的工作电平状态；
[0042]图3为HLS的不同位置；
[0043]图4为支撑矢量的生成；
[0044]图5为高电平电压矢量生成；
[0045]图6a-6b为V/F控制的五电平逆变器馈电异步电动机在47Hz频率下的仿真结果；
[0046]图7a-7b为V/F控制的五电平逆变器馈电异步电动机在33Hz频率下的仿真结果；
[0047]图8a-8b为V/F控制的三电平逆变器馈电异步电动机在47Hz频率下的仿真结果；
[0048]图9a-9b为V/F控制的三电平逆变器馈电异步电动机在33Hz频率下的仿真结果；
[0049]图10a-10b为V/F控制的三电平逆变器馈电异步电动机在20Hz频率下的仿真结果；
[0050]图11为三电平逆变器线电压和无负载线电流实验波形以及在47Hz频率下的THD数值；
[0051]图12为三电平逆变器线电压和无负载线电流实验波形以及在33Hz频率下的THD数值；
[0052]图13为三电平逆变器线电压和无负载线电流实验波形以及在20Hz的频率下的THD数值；
[0053]图14为在不同频率下用于仿真和实验结果的电机线电压THD的比较图；
[0054]图15为在不同频率下用于仿真和实验结果的空载线电流THD的比较图。
具体实施方式
[0055]下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
[0056]实施例1
[0057]如图1所示为本专利技术算法的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电平逆变器的新型通用SVPWM算法，其特征在于，包括以下步骤：采集多电平逆变器的瞬时三相输入电压V
i
(i＝x，y，z)，转换为瞬时二相输入电压后计算出旋转矢量V
ref
的瞬时幅度；基于所述旋转矢量V
ref
的尖端幅值以及调制指数M确定出逆变器的当前工作电平状态L；根据所述工作电平状态L确定出当前工作电平状态下每个扇区支撑矢量的K值，以生成每个扇区的支撑矢量SV
i
(i＝1，...，k)，并根据所述SV
i
(i＝1，...，k)确定出HLS中间矢量最近的支撑矢量；基于所述旋转矢量V
ref
以及HLS中间矢量最近的支撑矢量生成更高电平调制开关矢量。2.根据权利要求1所述的一种多电平逆变器的新型通用SVPWM算法，其特征在于：所述计算给定的逆变器瞬时三相输入电压，计算公式为：v
x
＝V
m
cosωt
ꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)根据转换矩阵将瞬时三相输入电压转换成瞬时两相输入电压，转换矩阵为：根据瞬时两相输入电压计算出瞬时幅度，计算公式为：3.根据权利要求2所述的一种多电平逆变器的新型通用SVPWM算法，其特征在于：根据获取的瞬时幅度计算逆变器的工作电平状态，计算公式为：获取的瞬时幅度计算逆变器的工作电平状态，计算公式为：其中M为调制指数，V
dc
为沿0
°
轴的n级电压矢量的最大长度。4.根据权利要求3所述的一种多电平逆变器的新型通用SVPWM算法，其特征在于：根据工作电平状态L计算生成当前工作电平下每个扇区的支撑矢量，计算公式为：K＝L-1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ

【专利技术属性】
技术研发人员：汪志好，陈海波，汪家兴，蔡春年，宋杨阳，
申请(专利权)人：合肥精锐电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：