【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子控制领域，尤其涉及一种相邻四矢量合成方法、共模电压抑制pwm方法与装置、系统。
技术介绍
1、随着电力电子器件开关速度与开关频率的提高，两电平电压源型逆变器产生的共模电压造成了一些不可忽视的负面效应。在光伏发电领域，高频共模电压产生的漏电流会引起并网电流畸变，甚至引起安全问题；在交流电机调速领域，共模电压在电机端引发的高频轴电压与轴电流减少了电机的使用寿命；共模电压还是共模电磁干扰的源头，对周围设备的可靠运行造成一定影响。采取硬件改进的方法能够有效减小共模电压带来的负面效应，但增加了系统成本与体积，并会产生额外的损耗。共模电流可以通过加装共模扼流圈进行削弱，但是通过对现有脉宽调制策略的共模电压伏秒特性进行分析，现有方法很容易造成共模扼流圈的发热和饱和，这对抑制共模电流来说极为不利。针对此问题，通过优化功率开关器件的控制方式，可以较低成本缓解共模电压引发的负面效应。
2、传统脉宽调制策略主要采用最近三矢量合成规则，即选取距离参考矢量最近的三个基本矢量完成参考矢量的伏秒等效合成。最近三矢量合成规则的出发点在于电流纹波、定子磁链纹波与转矩脉动的优化，有效解决了si基变频器数十khz以下开关频率运行的主要矛盾，但在共模电压效应抑制方面的性能有所欠缺。随着gan开关速度的和开关频率的提高，开关频率最高达到数mhz，系统的主要矛盾以转移到突出的共模电压效应问题，最近三矢量合成规则的适应性因而降低。近年来，一些有别于最近三矢量的新型开关序列也逐渐得到发展，然而，新型开关序列对应的电压矢量合成规则的基础理论还未
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供相邻四矢量合成方法、共模电压抑制pwm方法与装置、系统。本专利技术提出了相邻四矢量合成规则下的开关序列设计方法，解决了最近三矢量合成规则在共模电压抑制目标下控制自由度缺失的问题。
2、本专利技术按以下技术方案实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种相邻四矢量合成方法，所述方法适用于空间电压矢量脉宽调制技术，所述方法包括：
4、步骤s100：在同一个扇区，选取三个等腰梯形的顶点对应的四矢量；
5、步骤s110：参考电压矢量存在于被两个有效电压矢量包含的三角形扇区之内，三角形被三个由四个矢量围成的等腰梯形所包围；
6、步骤s120：设置距离参考电压矢量最近的两个有效电压矢量为主电压矢量
7、根据选取的另外两个有效电压矢量的角度与主电压矢量的关系，定义四边形电压矢量组合；所述四边形电压矢量组合包括超前四矢量组合，滞后四矢量组合和正四矢量组合；
8、步骤s130：利用采样周期内等腰梯形的顶点所对应的四个有效电压矢量及四个有效电压矢量的作用时间，得出参考电压矢量等效合成公式；
9、步骤s140：对超前四边形电压矢量组合、正四边形电压矢量组合及滞后四边形电压矢量组合的三种合成方式，采用等效合成公式进行参考电压矢量的合成。
10、在一种实施方式中，当参考电压矢量处于由四个非零矢量v1,v2,v3与v4所围成的等腰梯形中时，所述参考电压矢量等效合成公式为：
11、
12、式中，v1,v2,v3,v4分别为选定的四个有效电压矢量，t1',t2',t3',t4'分别为选定的四个有效电压矢量的作用时间，tc为采样周期，式中v1,v2,v3,v4分别与t1',t2',t3',t4'满足：0≤tj'≤tc,j＝1,2,3,4。
13、第二方面，本专利技术提供了一种基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制pwm方法，所述方法包括以下步骤：
14、步骤s200：采用上述的相邻四矢量合成方法对参考电压矢量进行相邻四矢量合成，得出三种合成方式的合成参考电压矢量；
15、步骤s210：根据四矢量电压组合得出符合脉宽调制合成规则的开关序列，并计算出三种合成方式的合成参考电压矢量的有效电压矢量作用时间；
16、步骤s220：根据参考电压矢量扇区位置、逆变器直流母线电压值以及合成参考电压矢量的有效电压矢量作用时间，建立以共模电压伏秒特性最小化为目标的有约束数学规则模型；
17、步骤s230：对建立的有约束数学规则模型求取最优解，并进行数值分析，获取伏秒特性幅值最小的两种合成方式所对应的优化开关序列以及优化作用时间；
18、步骤s240：对获取伏秒特性幅值最小的两种合成方式所对应的优化开关序列，分别对优化开关序列的磁链纹波进行计算，并筛选出磁链纹波最小的开关序列，以实现输出谐波性能的优化。
19、在一种实施方式中，所述计算出三种合成方式中合成参考电压矢量的有效电压矢量作用时间，包括：
20、通过计算处于最近三矢量合成时两个有效电压矢量作用时间和零矢量作用时间，获取电压矢量的作用时间的约束方程；
21、计算四矢量电压组合的伏秒特性，并联立电压矢量的作用时间的约束方程，得出有效电压矢量作用时间的方程组；
22、通过求解有效电压矢量作用时间方程组，分别计算出超前四边形电压矢量组合、正四边形电压矢量组合及滞后四边形电压矢量组合的带有时间调节因子的作用时间。
23、在一种实施方式中，所述计电压矢量的作用时间的约束方程为：
24、
25、
26、式中t0,t1,t2分别为最近三矢量合成规则下零矢量v0和有效电压矢量v1,v2的作用时间，vdref、vqref分别为vref在d轴和q轴上的电压分量，vd1、vq1分别为v1在d轴和q轴上的电压分量，vd2、vq2分别为v2在d轴和q轴上的电压分量，tc为采样周期。
27、在一种实施方式中，所述建立以共模电压伏秒特性最小化为目标的有约束数学规则模型为：
28、
29、其中，t0,t1,t2分别为最近三矢量合成规则下零矢量v0和有效电压矢量v1,v2的作用时间。
30、在一种实施方式中，通过有约束数学规则模型求取最优解可获得合成方式下最优的时间调节因子δt，三种合成方式的时间调节因子为：
31、超前四边形电压矢量组合：
32、
33、正四边形电压矢量组合：
34、
35、滞后四边形电压矢量组合：
36、
37、其中，min(vs_cmv)代表对括号中的共模电压伏秒特性量在其各自的δt的取值范围中取较小值。
38、在一种实施方式中，所述磁链纹波进行计算公式为：
39、
40、式中，δ为占空比，λhn为一个载波周期内磁链纹波标幺的均方根值，λhn为磁链纹波的标幺值，λhn可按照下式计算:
41、
42、式中n为非负整数，vkh为误差矢量。
43、第三方面，本专利技术提供了一种基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制pwm装置，所述装置包括：
44本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种相邻四矢量合成方法，其特征在于，所述方法适用于空间电压矢量脉宽调制技术，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种相邻四矢量合成方法，其特征在于，当参考电压矢量处于由四个非零矢量V1,V2,V3与V4所围成的等腰梯形中时，所述参考电压矢量等效合成公式为：
3.一种基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制PWM方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制PWM方法，其特征在于，所述计算出三种合成方式中合成参考电压矢量的有效电压矢量作用时间，包括：
5.根据权利要求4所述的基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制PWM方法，其特征在于，所述电压矢量的作用时间的约束方程为：
6.根据权利要求5所述的基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制PWM方法，其特征在于，所述建立以共模电压伏秒特性最小化为目标的有约束数学规则模型为：
7.根据权利要求6所述的基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制PWM方法，其特征在于，通过有约束数学规则模型取最优解可获得合成方式下最优的时间调节因子
8.根据权利要求6所述的一种基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制PWM方法，其特征在于，所述磁链纹波进行计算公式为：
9.一种基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制PWM装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种氮化镓逆变器控制系统，其特征在于，所述系统包括：权利要求9所述的基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制PWM装置，驱动电路模块，带有共模扼流圈的氮化镓逆变器模块及负载模块；基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制PWM装置在数字信号处理器中计算，得出最优开关序列并将此开关序列通过驱动电路模块，输入带有共模扼流圈的氮化镓逆变器模块中，以达到控制负载模块的目的。
...【技术特征摘要】
1.一种相邻四矢量合成方法，其特征在于，所述方法适用于空间电压矢量脉宽调制技术，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种相邻四矢量合成方法，其特征在于，当参考电压矢量处于由四个非零矢量v1,v2,v3与v4所围成的等腰梯形中时，所述参考电压矢量等效合成公式为：
3.一种基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制pwm方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制pwm方法，其特征在于，所述计算出三种合成方式中合成参考电压矢量的有效电压矢量作用时间，包括：
5.根据权利要求4所述的基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制pwm方法，其特征在于，所述电压矢量的作用时间的约束方程为：
6.根据权利要求5所述的基于相邻四矢量的逆变器共模电压抑制pwm方法，其特征在于，所述建立以共模电压伏秒特性最小化为目标的有...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴翔，李帅，张宇阳，李杰广，朱季枫，谭国俊，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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