一种简化的三电平空间矢量调制方法技术

一种简化的三电平空间矢量调制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）根据控制系统的三相电压得到参考电压合成矢量；（2）判断所述参考电压合成矢量所在的空间矢量大扇区，所述空间矢量大扇区是将空间矢量图中的6个大矢量弃用后，用剩余的21个矢量划分得到的；（3）判断所述参考电压合成矢量所在的空间矢量小扇区，所述空间矢量小扇区是将所在大扇区的大矢量弃用后，用剩余的矢量划分得到的；（4）计算所述参考电压合成矢量所在空间矢量小扇区中三个基本空间矢量的作用时间；（5）安排所述参考电压合成矢量所在空间矢量小扇区中三个基本空间矢量的开关序列；（6）根据所述步骤（5）中安排的开关序列计算占空比，然后将占空比作为功率器件的驱动信号。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括以下步骤：（1）根据控制系统的三相电压得到参考电压合成矢量；（2）判断参考电压合成矢量所在的大扇区；（3）判断参考电压合成矢量所在的小扇区；（4）计算参考电压合成矢量所在小扇区中各矢量的作用时间；（5）安排参考电压合成矢量所在小扇区中各矢量的开关序列；（6）根据开关序列计算占空比。本专利技术方法通过弃用6个大矢量，利用剩余21个基本空间矢量划分电压矢量空间，减少了电压矢量和扇区的数量，降低了空间复杂度，有效减少了算法运行时间，提高了运行效率，有利于三电平空间矢量调制技术的推广应用。【专利说明】
本专利技术属于电力电子
，涉及一种三电平空间矢量调制方法。
技术介绍
针对三相逆变器，常用的调制方法主要有正弦脉宽调制技术SPWM和空间矢量脉宽调制技术SVPWM。SPWM技术是用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，简单有效，容易实现；SVPWM技术是根据三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，使得所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆，需要额外的计算时间，但是可以提高直流母线电压的利用率，特别在电机调速领域得到了广泛的应用。根据空间矢量脉宽调制技术，任意参考矢量都可以由基本空间矢量合成。为了降低开关频率和开关损耗，同时减少输出电压矢量的谐波含量，一般采用与参考矢量相邻最近的三个基本空间矢量来合成。三电平逆变器中一般将矢量空间划分为6个大扇区，每个大扇区又分为4个小扇区，形成了 24个基本三角形区域，每个三角形区域由三个基本空间矢量构成。这样就会有27个基本空间矢量，根据空间矢量的长度可分为:大矢量、中矢量、小矢量和零矢量。大矢量的长度为2/3Vd。,共计有6个；中矢量的长度为力/3F*.:，共计有6个；小矢量的长度为l/3Vd。，共计有12个；零矢量长度为0，共计3个。三电平逆变器一个比较常见的问题:直流侧电容的均压。当直流侧电容电压均压失败，会影响输出电压波形，严重情况下将会损坏功率开关器件。研究分析表明:大矢量和零矢量不会导致直流侧电容电压不平衡，但中矢量和小矢量将引起直流侧电容电压不均衡，而且成对小矢量对电容电压的作用相反。因此，现有的空间矢量调制方法主要是通过控制成对的小矢量来实现电容电压的均衡。实际上，大矢量既不影响直流侧电容电压的均衡，又不制约直流电压的利用率，对整个控制作用不大，反而增加了空间的复杂度。
技术实现思路
技术问题:为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术提供了一种不会影响控制效果、有效减少矢量、降低了空间复杂度的简化的三电平空间矢量调制方法。技术方案:本专利技术的，包括以下步骤:(I)根据控制系统的三相电压得到参考电压合成矢量；(2)判断参考电压合成矢量所在的空间矢量大扇区，空间矢量大扇区是将空间矢量图中的6个大矢量弃用后，用剩余的21个矢量划分得到的；(3)判断参考电压合成矢量所在的空间矢量小扇区，空间矢量小扇区是将所在大扇区的大矢量弃用后，用剩余的矢量划分得到的；(4)计算参考电压合成矢量所在空间矢量小扇区中三个基本空间矢量的作用时间；(5)安排参考电压合成矢量所在空间矢量小扇区中三个基本空间矢量的开关序列；(6)根据步骤(5)中安排的开关序列计算占空比，然后将占空比作为功率器件的驱动信号。本专利技术方法的步骤(2)中，空间矢量大扇区是按照如下方法划分得到的:(A)弃用空间矢量图中的6个大矢量，得到剩余21个电压矢量，分别为3个零矢量、12个小矢量和6个中矢量；(B)基于步骤(A)中弃用的6个大矢量，从空间矢量图中找到每个弃用的大矢量的相邻最近的两个中矢量；(C)按照如下方法得到所有空间矢量大扇区:将弃用的大矢量与其相邻最近的两个中矢量连接，将空间矢量图中的零矢量与这两个中矢量连接，所围成的区域即为一个空间矢量大扇区；本专利技术方法的步骤(3)中，空间矢量小扇区是按照如下方法划分得到的:(a)找到每个空间矢量大扇区中包含的小矢量；(b)在每个空间矢量大扇区中，将小矢量分别与零矢量和两个中矢量连接，将空间矢量大扇区分割而成的三个区域即为空间矢量图大扇区中的小扇区。有益效果:与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:1.本专利技术所提供的，克服了传统三电平空间矢量调制方法判断小扇区时，由于采用三角函数，判断比较复杂，时延较大的问题。本专利技术所提供的方法判断小扇区时，首先将三电平空间矢量转换到两电平空间矢量，然后在两电平条件下判断小扇区，此时所采用的判断方法与判断大扇区方法一致，这样转换到两电平条件下之后，无须额外的判断算法，从而简化了判断过程，提高了可靠性；同时判断方法只有四则运算，不存在三角函数计算，减少了计算延时，提高了实时性；最后由于基本空间矢量作用时间也是在两电平条件下计算的，所以可以直接计算基本空间矢量的作用时间，无须重复转换，从而进一步减少了算法时间。2.本专利技术所提供的，解决了传统三电平空间矢量调制方法矢量较多和分区复杂的问题。传统三电平空间矢量调制方法存在27种基本电压矢量，分别为3个零矢量、12个小矢量、6个中矢量和6个大矢量，一般是将电压空间矢量划分为6个大扇区，每个大扇区又划分为4个小扇区，形成了 24个基本三角形区域，每个三角形区域由三个基本空间矢量构成，本专利技术所提供的方法，考虑到大矢量既不影响直流侧电容电压的均衡，又不制约直流电压的利用率，将6个大矢量弃用后，利用剩余21个基本空间矢量重新将电压矢量空间划分为6个大扇区，每个大扇区划分为3个小扇区，形成了 18个多边形区域，这样不仅不会影响控制系统的效果，而且还可以有效减少电压矢量和扇区的数量，降低空间复杂度，减少算法运行时间，提高运行效率，有利于三电平空间矢量调制技术的推广应用。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术方法的电压空间矢量分区图。图2为传统电压空间矢量分区图。图3为本专利技术方法的第I大扇区转换图。图4为本专利技术方法的第I大扇区开关序列图，其中图4 (a)为第I大扇区第I I小扇区开关序列图，图4 (b)为第I大扇区第I 2小扇区开关序列图，图4 (c)为第I大扇区第I 3小扇区开关序列图。图5为三电平逆变器结构图。图中有:零矢量Vz、第一小矢量Vs1、第二小矢量Vs2、第三小矢量Vs3、第四小矢量Vs4、第五小矢量Vs5、第六小矢量Vs6、第一中矢量Vm1、第二中矢量Vm2、第三中矢量Vm3、第四中矢量Vm4、第五中矢量Vm5、第六中矢量Vm6、第一大矢量Vu、第二大矢量Vlj2、第三大矢量Vu、第四大矢量Vm、第五大矢量Vm、第六大矢量Vu1、零矢量转换后矢量V4、第一小矢量转换后矢量Vtl、第一中矢量转换后矢量V2、第六中矢量转换后矢量V6、参考电压合成矢量VMf、转换后的参考电压合成矢量VMfl。【具体实施方式】下面结合说明书附图和实施例对本专利技术进一步说明。本专利技术的简化的三电平空间矢量调制方法，考虑到大矢量既不影响直流侧电容电压的均衡，又不制约直流电压的利用率，因此考虑将其去掉，这样不仅不会影响控制效果，而且降低了空间复杂度。图1是本专利技术方法的电压空间矢量分区图，图2是传统电压空间矢量分区图，比较图1和图2可知:本专利技术所提供的使得有效矢量从27减少到21，有效区域从24减少到18，降低了空间复杂度，有利于三电平空间矢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种简化的三电平空间矢量调制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）根据控制系统的三相电压得到参考电压合成矢量；（2）判断所述参考电压合成矢量所在的空间矢量大扇区，所述空间矢量大扇区是将空间矢量图中的6个大矢量弃用后，用剩余的21个矢量划分得到的；（3）判断所述参考电压合成矢量所在的空间矢量小扇区，所述空间矢量小扇区是将所在大扇区的大矢量弃用后，用剩余的矢量划分得到的；（4）计算所述参考电压合成矢量所在空间矢量小扇区中三个基本空间矢量的作用时间；（5）安排所述参考电压合成矢量所在空间矢量小扇区中三个基本空间矢量的开关序列；（6）根据所述步骤（5）中安排的开关序列计算占空比，然后将占空比作为功率器件的驱动信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭风雷，白晨阳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：