本发明专利技术公布了一种三相四桥臂三电平逆变器中点电位漂移抑制方法。本发明专利技术将三相四桥臂三电平逆变器的ＳＶＰＷＭ矢量从传统的三维空间降维至平面，前三桥臂和第四桥臂的开关状态分开选取，充分利用前三桥臂三电平空间矢量表，选取零矢量，长矢量，成对使用小矢量，不直接使用中矢量，利用相邻长矢量合成中矢量，以电容充电效应和放电效应相抵消为原则选择第四桥臂的开关状态。该算法简单易实现，不仅可带不对称负载，且在任何负载功率因数和调制比下流过直流侧电容中点的电流在一个周期内平均值严格为零，从而有效抑制了中点电位的漂移。该算法无须采样电流，降低了系统对直流侧稳压电容的要求，开环控制和闭环控制均可使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三电平逆变器中点电位漂移抑制方法，尤其一种三相四桥臂三电平逆 变器中点电位漂移抑制方法。背景4支术随着电力电子技术、计算机技术的高速发展，逆变器广泛应用于大功率领域，因此， 多电平技术逐渐成为研究的热门方向。传统的多电平拓朴可分为电容箝位式、二极管箝位 式和级联式，其中二极管箝位式由于结构简单得到了广泛关注。利用多电平技术，可以减 少每个功率管承受的压降，从而提高系统功率，同时减少输出电压的谐波含量，并降低电磁干扰，提高系统的稳定性；但是随着电平数目的增多，电路拓朴和控制策略复杂程度急 剧增加。基于上述各种原因，三电平显示出了很大的优越性。然而，三电平技术也存在着 不容忽视的难题直流侧电容中点电位的平衡问题。若能对其进行较好的控制，不仅能减 少输出波形的谐波含量，且有助于三相的解耦控制。目前国内外学者基于三相三桥臂三电 平的拓朴研究出了多种算法，但大多以"减少"中点电位漂移为主，且抑制效果与所带负 载的功率因数和调制比密切相关。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提出 一种三相四桥臂三电平逆变 器中点电位漂移抑制方法。本专利技术提出的 特征在于包括如下步骤(1)采用三个桥臂的中点电压即第一桥臂中点电压K、第二桥臂中点电压R、第三桥臂中点电压F3合成坐标下的综合电压矢量rre/ =中，J^为^v在"y 坐标下的"轴分量，j^为^,在""坐标下的A轴分量，为自然底数,J'为虚部；5并将所述综合电压矢量Fre,转换到g/z坐标下的g轴分量^ ，/2轴分量Frt:—, 1 —卞-1 ——(—、0 2厂 L 」(2 )将步骤(1)所述的g轴分量Rg , /2轴分量Krt分别向上向下取整得到四个顶点 第一顶点f;为g轴分量Kg向上取整、A轴分量/^向下取整，第二顶点^^为g轴分量Kg 向下取整、/2轴分量J^向上取整，第三顶点F^为g轴分量F^上取整、/z轴分量FM向上 取整，第四顶点Fu为g轴分量向下取整、轴分量Frt向下取整；(3)选取与f^相邻的三个开关矢量合成r^并定义第一开关矢量^、第二开关矢量《、第三开关矢量《，且《=Fra、当^g+FA—(F^+F固)大于零则 《=1'd广D 《=1 一《一 d2、当Rg+^ - (r吸+小于或等于零则《=& 《=r 一 r〃<《A《'<i3 = 1 -《 一 《其中《为第一开关矢量R'的占空比、《为第二开关矢量《的占空比、《为第三开关矢量6《的占空比，r^为第一顶点p;的g轴分量，r^为第一顶点j^的/z轴分量，r^g为第 三顶点^^的g轴分量，KM^为第三顶点Fw的/ 轴分量，K^为第四顶点^的g轴分量，K^,为第四顶点r"的/ 轴分量；(4 )将步骤3所述的三个开关矢量经过矢量选择得到第四桥臂0状态的作用占空比 为《；第一桥臂P状态占空比为《p, 0状态占空比为《。，N状态占空比为4";第二桥臂 P状态占空比为^p，0状态占空比为^。，N状态占空比为^";第三桥臂P状态占空比为4p， 0状态占空比为《。，N状态占空比为t^;所述矢量选择具体如下当步骤3所述的三个开关矢量中包含中矢量，则用与中矢量最相邻的两个长矢 量各作用一半占空比来合成此中矢量；当步骤3所述的三个开关矢量中包含正负小矢量，则成对使用且作用相同的占 空比，其中一个小矢量所对应的第四桥臂开关状态为O状态，另一个小矢量所对应的第四 桥臂开关状态待定为P状态或N状态；当步骤3所述的三个开关矢量中包含长矢量，所选的长矢量第四桥臂开关状态 不为O状态；当步骤3所述的三个开关矢量中包含零矢量，第四桥臂开关状态采用O状态； (5)由第四桥臂相电压r4:l(^+r2+^)即A*《+0*《+(-《-《)=丄|*(W~) + 0*(《+c/2。+"3。) + (—|)*(《可得到第四桥臂P状态的作用占空比力，上式中第四桥臂N状态的作用占空比 l-《-力，0状态时第四桥臂中点电压为O, P状态时第四桥臂中点电压为l^， N状态时第四桥臂中点电压为一一，五为所述逆变器母线电压，P状态为所述桥臂正向导通状态，02状态为所述桥臂关断状态，N状态为所述桥臂反向导通状态。本专利技术基于三相四桥臂三电平逆变器的拓朴，提出一种直流侧电容中点电位漂移抑制 策略，不仅可带不对称负载，还能在任何负载功率因数和调制比的情况下基本"消除"中点电位波动。专利技术提出的三相四桥臂三电平逆变器中点电位漂移抑制策略包具有以下优点 (1)系统具有带不对称负栽的能力。(2 )在任何负载功率因数和调制比下都能完全抑制中点电位漂移。7(3)输出电压波形正弦度良好。(4 )降低了系统对直流侧稳压电容的要求。(5)该算法无须采样电流，开环闭环都适用。附图说明图1:三相四桥臂三电平逆变器的电路拓朴图。 图2:三电平SVPWM电压矢量分布图。 图3: g —/2坐标与a-Z 坐标图。具体实施例方式如图1所示，本专利技术基于三相四桥臂三电平逆变器提出一种直流侧电容中点电位漂移 抑制策略。电路拓朴的特征在于在传统三桥臂逆变器的基础上加上第四桥臂以流通零序 电流，带不对称负载。下面结合附图1至图3具体叙述本专利技术。1、数学模型三相四桥臂逆变器的数学模型如下设R、 r2、 K3、 ！^分别为四个桥臂相对于直流电容中点的电压，r。卩r。2、 K。3分别为 输出三相电压，z: /2、 /3分别为流过三相电感的电流，广K —J/ +"1 「4 一 L丄"ol《2 4 & 。2m=￡,《 (1)、 欲 忽略电感上的低频压降，上式近似等于<formula>formula see original document page 9</formula>由于^、 K2、巳3为三个独立变量'因此三相四桥臂逆变器的数学模型是三维的，其 开关矢量合成的综合矢量构成六棱柱。传统的算法将六棱柱分解为空间三棱柱，再将每个 三棱柱分解为四面体，对于任意的综合开关矢量确定其所在的四面体，用四面体四个顶点 所对应的开关矢量来合成所需要的综合矢量，再通过矩阵运算求出每个开关矢量的作用时间。这种相当算法繁瑣，工作量巨大，提高了对DSP的要求。本专利技术采用降维策略，避开 了这种繁瑣的运算。2、前三桥臂开关矢量选取和作用时间计算现令 「4=丄(^!+^+^) (3)将其代入(2 )中方程组得到 ^ + r。2 + r。3 = 0 ( 4 )则逆变器的输出为两个独立变量，模型从三维降到了 二维。定义"—"坐标系下的综合矢量I^ =2[" —。 + (F2 -F4)e"2°° +(F3 -。,4<r3(5)化简得 =f (R+K—12。° +K3—24。°) (6)3K、 r2、 ^均可耳又A (P (1, 1, 0， O))、 0 (0 (0， 1, 1, O))、 (N (0, 0, 1， l))2 2(五为母线电压)三种状态，得出由27个开关矢量构成的矢量表。前三桥臂的开关状态即 可在此矢量表中选择。设利用公式(3 )得到的a - 〃坐标系下的参考综合矢量为,将其转换到g - /z坐标 系(坐标系如附图3所示)，转换公式如下将Re 、 KA分别除以A ，得到的数在-2到2之间。由此得到60°坐标下的三电平空本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相四桥臂三电平逆变器中点电位漂移抑制方法特征在于包括如下步骤： （１）采用三个桥臂的中点电压即第一桥臂中点电压Ｖ↓［１］、第二桥臂中点电压Ｖ↓［２］、第三桥臂中点电压Ｖ↓［３］合成αβ坐标下的综合电压矢量：Ｖ↓［ｒｅｆ］＝［＊＊＊］＝２／３（Ｖ↓［１］＋Ｖ↓［２］ｅ↑［ｊ１２０°］＋Ｖ↓［３］ｅ↑［ｊ２４０°］），其中，Ｖ↓［ｒα］为Ｖ↓［ｒｅｆ］在αβ坐标下的α轴分量，Ｖ↓［ｒβ］为Ｖ↓［ｒｅｆ］在αβ坐标下的β轴分量，为自然底数，ｊ为虚部； 并将所述综合电压矢量Ｖ↓［ｒｅｆ］转换到ｇｈ坐标下的ｇ轴分量Ｖ↓［ｒｇ］，ｈ轴分量Ｖ↓［ｒｈ］： ＊＊＊； （２）将步骤（１）所述的ｇ轴分量Ｖ↓［ｒｇ］，ｈ轴分量Ｖ↓［ｒｈ］分别向上向下取整得到四个顶点：第一顶点Ｖ↓［ＵＬ］为ｇ轴分量Ｖ↓［ｒｇ］向上取整、ｈ轴分量Ｖ↓［ｒｈ］向下取整，第二顶点Ｖ↓［ＬＵ］为ｇ轴分量Ｖ↓［ｒｇ］向下取整、ｈ轴分量Ｖ↓［ｒｈ］向上取整，第三顶点Ｖ↓［ＵＵ］为ｇ轴分量Ｖ↓［ｒｇ］上取整、ｈ轴分量Ｖ↓［ｒｈ］向上取整，第四顶点Ｖ↓［ＬＬ］为ｇ轴分量Ｖ↓［ｒｇ］向下取整、ｈ轴分量Ｖ↓［ｒｈ］向下取整； （３）选取与Ｖ↓［ｒｅｆ］相邻的三个开关矢量合成Ｖ↓［ｒｅｆ］并定义第一开关矢量Ｖ↓［１］′、第二开关矢量Ｖ↓［２］′、第三开关矢量Ｖ↓［３］′，且Ｖ↓［１］′＝Ｖ↓［ＵＬ］、Ｖ↓［２］′＝Ｖ↓［ＬＵ］，当Ｖ↓［ｒｇ］＋Ｖ↓［ｒｈ］－（Ｖ↓［ＵＬｇ］＋Ｖ↓［ＵＬｈ］）大于零则Ｖ↓［３］′＝Ｖ↓［ＵＵ］： ＊＊＊ 当Ｖ↓［ｒｇ］＋Ｖ↓［ｒｈ］－（Ｖ↓［ＵＬｇ］＋Ｖ↓［ＵＬｈ］）小于或等于零则Ｖ↓［３］′＝Ｖ↓［ＬＬ］： ＊＊＊ 其中ｄ↓［１］为第一开关矢量Ｖ↓［１］′的占空比、ｄ↓［２］为第二开关矢量Ｖ↓［２］′的占空比、ｄ↓［３］为第三开关矢量Ｖ↓［３］′的占空比，Ｖ↓［ＵＬｇ］为第一顶点Ｖ↓［ＵＬ］的ｇ轴分量，Ｖ↓［ＵＬｈ］为第一顶点Ｖ↓［ＵＬ］的ｈ轴分量，Ｖ↓［ＵＵｇ］为第三顶点Ｖ↓［ＵＵ］的ｇ轴分量，Ｖ↓［ＵＵｈ］为第三顶点Ｖ↓［ＵＵ］的ｈ轴分量，Ｖ↓［ＬＬｇ］为第四顶点Ｖ↓［ＬＬ］的ｇ轴分量，Ｖ↓［ＬＬｈ］为第四顶点Ｖ↓［ＬＬ］的ｈ轴分量； （４）将步骤３所述的三个开关矢量经过矢量选择得到第四桥臂０状态的作用占空比为ｄ↓［ｏ］；第一桥臂Ｐ状态占空比为ｄ↓［１ｐ］，０状态占空比为ｄ↓［１ｏ］，Ｎ状态占空比为ｄ↓［１ｎ］；第二桥臂Ｐ状态占...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱婷婷，邓智泉，王晓琳，王宇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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