本申请公开了一种十三段式载波脉宽调制方法、系统及相关组件，涉及载波脉宽调制领域，应用于三电平变流器，该方法包括：对三相正弦波的三个瞬时电压值进行大小排序；根据最大电压值、中间电压值和最小电压值，确定相应相的双调制波参数；根据每相的双调制波参数，确定对应相的上调制波和下调制波；比较每相的上调制波、下调制波和三角载波，生成对应相的驱动信号。该调制方法输出的驱动信号，能够保证低调制度区域的相电压脉冲宽度均大于器件的最小开关时间，从而有效消除窄脉冲、准确输出目标电压，并具有降低电流谐波畸变、提高三电平变流器的中点电压自平衡的效果。此外，本申请只需要幅值计算，具备计算简单、易于实现的优点。点。点。
【技术实现步骤摘要】
一种十三段式载波脉宽调制方法、系统及相关组件
[0001]本专利技术涉及载波脉宽调制领域，特别涉及一种十三段式载波脉宽调制方法、系统及相关组件。
技术介绍
[0002]由于功率器件电压应力低、输出电能质量好、结构和控制相对简单等优点，三电平中点钳位(Neutral Point Clamped,NPC)变流器，简称三电平变流器，在电网无功补偿、轨道交通、风力发电、冶金采矿等领域得到了广泛应用。图1为三电平变流器的主电路拓扑。
[0003]三电平变流器的控制核心是控制各功率器件的开关状态，当各功率器件依据设定的驱动信号开关时，可使得三电平变流器输出设定的电压矢量，进而准确输出目标电压，而当各功率器件未正常驱动时，会导致三电平变流器输出电压畸变，甚至会导致变流器运行不可控。
[0004]文献《一种考虑死区与最小脉宽限制的IPWM算法》(黄招彬[J].电工技术学报,2014,29(12):11
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18.)指出，为正确驱动功率器件，三电平变流器输出相电压的各脉冲宽度必须大于功率器件的最小开关时间。因此相电压的脉冲宽度和器件的最小开关时间是决定功率器件能否正确驱动的关键因素。
[0005]针对相电压脉冲宽度，文献《大功率三电平变流器优化载波脉宽调制及容错技术研究》(高瞻[D].北京:中国科学院大学,2021)指出，在低调制度区域，传统载波脉宽调制方法和空间矢量调制方法作用下的相电压脉冲宽度与调制度成反比。故调制度越低，相电压越易出现持续时间较短的窄脉冲。此外，文献《A novel multilevel carrier
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based PWM
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control method for GTO inverter in low index modulation region》(L.Ben
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Brahim[J].IEEE Transactions on Industry Applications,2006,42(1):121
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127.)指出，调制度越低，由窄脉冲产生的电压幅值畸变不良效应也越显著。
[0006]针对器件的最小开关时间，文献《大功率三电平变流器脉宽调制及磁场定向控制的研究》(殷正刚[D].北京:中国科学院大学,2012)指出，相比小功率器件，为充分释放缓冲电路的电容能量，大功率器件的最小开关时间更长。
[0007]综合以上两方面因素，为正确驱动大功率器件，大功率三电平变流器在低调制度区域的脉宽调制方法应可保证相电压的脉冲宽度。但在低调制度区域，现有的载波脉宽调制方法和空间矢量调制方法的相电压脉冲宽度均较窄，无法达到相电压脉冲宽度均大于器件的最小开关时间的效果，从而造成输出电压幅值畸变和电流谐波性能下降。
[0008]因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
[0009]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种十三段式载波脉宽调制方法、系统及相关组件，以保证大功率三电平变流器在低调制度区域的相电压脉冲宽度均大于器件的最小开
关时间。其具体方案如下：
[0010]一种十三段式载波脉宽调制方法，应用于三电平变流器，包括：
[0011]对三相正弦波的三个瞬时电压值进行大小排序，确定为最大电压值、中间电压值和最小电压值；
[0012]根据所述最大电压值、所述中间电压值和所述最小电压值，确定相应相的双调制波参数；
[0013]根据每相的所述双调制波参数，确定对应相的上调制波和下调制波；
[0014]比较每相的所述上调制波、所述下调制波和三角载波，生成对应相的驱动信号，以驱动对应相的功率器件。
[0015]优选的，所述根据所述最大电压值、所述中间电压值和所述最小电压值，确定相应相的双调制波参数的过程，包括：
[0016]根据第一公式，确定所述最大电压值的对应相的双调制波参数；
[0017]根据第二公式，确定所述中间电压值的对应相的双调制波参数；
[0018]根据第三公式，确定所述最小电压值的对应相的双调制波参数；
[0019]所述双调制波参数包括第一参数和第二参数，所述第一公式为：
[0020][0021]所述第二公式为：
[0022][0023]所述第三公式为：
[0024][0025]其中，V
max
、V
mid
和V
min
分别为所述最大电压值、所述中间电压值和所述最小电压值，P
max
和N
max
为所述最大电压值的对应相的所述第一参数和所述第二参数，P
mid
和N
mid
为所述中间电压值的对应相的所述第一参数和所述第二参数，P
min
和N
min
为所述最小电压值的对应相的所述第一参数和所述第二参数。
[0026]优选的，根据任一相所述双调制波参数，确定该相的上调制波和下调制波的过程，包括：
[0027]根据任一相的所述双调制波参数，确定该相的上调制波的幅值为所述第一参数，确定该相的下调制波的幅值为所述第二参数与一个电压基准值的和。
[0028]优选的，每相的功率器件包括该相桥臂上从上到下排列的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，比较任一相的所述上调制波、所述下调制波和三角载波，生成对应相的驱动信号，以驱动对应相的功率器件的过程，包括：
[0029]若当前三角载波小于该相的所述上调制波，令该相的所述第一开关管和所述第二开关管的驱动信号为1，令该相的所述第三开关管和所述第四开关管的驱动信号为0；
[0030]若当前三角载波大于该相的所述下调制波，令该相的所述第一开关管和所述第二
开关管的驱动信号为0，令该相的所述第三开关管和所述第四开关管的驱动信号为1；
[0031]当当前三角载波介于该相的所述上调制波和所述下调制波之间，令该相的所述第二开关管和所述第三开关管的驱动信号为1，令该相的所述第一开关管和所述第四开关管的驱动信号为0。
[0032]优选的，所述对三相正弦波的三个瞬时电压值进行大小排序，确定为最大电压值、中间电压值和最小电压值之前，还包括：
[0033]判断当前运行工况是否为低调制度工况；
[0034]若是，执行所述对三相正弦波的三个瞬时电压值进行大小排序，确定为最大电压值、中间电压值和最小电压值的动作。
[0035]优选的，所述判断当前运行工况是否为低调制度工况的过程包括：
[0036]根据当前运行工况计算当前调制度；
[0037]判断当前调制度是否低于预设调制度，若是，则判定当前运行工况为低调制度工况。
[0038]优选的，所述判断当前运行工况是否为低调制度工况的过程包括：
[0039]判断当前运行工况是否满足低调制度工况条件；
[0040]所述低调制度工况条本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种十三段式载波脉宽调制方法，其特征在于，应用于三电平变流器，包括：对三相正弦波的三个瞬时电压值进行大小排序，确定为最大电压值、中间电压值和最小电压值；根据所述最大电压值、所述中间电压值和所述最小电压值，确定相应相的双调制波参数；根据每相的所述双调制波参数，确定对应相的上调制波和下调制波；比较每相的所述上调制波、所述下调制波和三角载波，生成对应相的驱动信号，以驱动对应相的功率器件。2.根据权利要求1所述十三段式载波脉宽调制方法，其特征在于，所述根据所述最大电压值、所述中间电压值和所述最小电压值，确定相应相的双调制波参数的过程，包括：根据第一公式，确定所述最大电压值的对应相的双调制波参数；根据第二公式，确定所述中间电压值的对应相的双调制波参数；根据第三公式，确定所述最小电压值的对应相的双调制波参数；所述双调制波参数包括第一参数和第二参数，所述第一公式为：所述第二公式为：所述第三公式为：其中，V
max
、V
mid
和V
min
分别为所述最大电压值、所述中间电压值和所述最小电压值，P
max
和N
max
为所述最大电压值的对应相的所述第一参数和所述第二参数，P
mid
和N
mid
为所述中间电压值的对应相的所述第一参数和所述第二参数，P
min
和N
min
为所述最小电压值的对应相的所述第一参数和所述第二参数。3.根据权利要求2所述十三段式载波脉宽调制方法，其特征在于，根据任一相所述双调制波参数，确定该相的上调制波和下调制波的过程，包括：根据任一相的所述双调制波参数，确定该相的上调制波的幅值为所述第一参数，确定该相的下调制波的幅值为所述第二参数与一个电压基准值的和。4.根据权利要求3所述十三段式载波脉宽调制方法，其特征在于，每相的功率器件包括该相桥臂上从上到下排列的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，比较任一相的所述上调制波、所述下调制波和三角载波，生成对应相的驱动信号，以驱动对应相的功率器件的过程，包括：若当前三角载波小于该相的所述上调制波，令该相的所述第一开关管和所述第二开关管的驱动信号为1，令该相的所述第三开关管和所述第四开...
【专利技术属性】
技术研发人员：高瞻，周志达，耿程飞，宋茂林，吴轩钦，
申请(专利权)人：深圳市英威腾电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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