用于三電平變流器控制的svpwm空間矢量搜索方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了變流器脈寬控制【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種用于三電平變流器控制的SVPWM空間矢量搜索方法。包括：確定輸出電壓參考矢量在空間矢量分布圖中所處的分區(qū)；計(jì)算所處分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的作用時(shí)間；確定所處分區(qū)的每個(gè)頂點(diǎn)上的矢量狀態(tài)；確定所處分區(qū)的矢量作用順序以及每個(gè)矢量的作用時(shí)間；按照所述矢量作用順序和矢量的作用時(shí)間對(duì)三電平變流器的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。本發(fā)明利用特定的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了空間矢量快速搜索的目的，且對(duì)各個(gè)矢量的作用時(shí)間的求解過(guò)程沒(méi)有循環(huán)搜索或除法運(yùn)算，大大加快計(jì)算過(guò)程。
【專利說(shuō)明】用于三電平變流器控制的SVPWM空間矢量搜索方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于變流器脈寬控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于三電平變流器控制的 SVPWM空間矢量搜索方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大量非線性負(fù)荷投入電網(wǎng)運(yùn)行，如：開(kāi)關(guān)電源、大型商業(yè)照明、交流調(diào)速系統(tǒng)、 感應(yīng)加熱設(shè)備等，這些非線性、沖擊性的負(fù)荷的投入造成電網(wǎng)電流波形畸變、引起電壓波動(dòng) 和閃變以及三相不平衡等等一系列的電能質(zhì)量問(wèn)題。諧波對(duì)電網(wǎng)設(shè)備造成的危害有：1)增 加線路損耗甚至危及線路安全運(yùn)行；2)造成繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)；3)加速電容器老 化；4)影響計(jì)量的準(zhǔn)確性、合理性；5)干擾通信系統(tǒng)，影響通信質(zhì)量等等。在負(fù)荷側(cè)進(jìn)行電 能質(zhì)量治理比較好的方案是加裝變流器。變流器能實(shí)時(shí)檢測(cè)由負(fù)荷注入電網(wǎng)的諧波電流， 通過(guò)自身的逆變橋逆變輸出與該諧波分量大小相同、方向相反的電流，以抵消負(fù)荷發(fā)出的 諧波，電網(wǎng)只需提供負(fù)荷的基波分量，達(dá)到濾除諧波的目的。
[0003] 變流器多采用脈寬控制技術(shù)（Pulse with Modulation，PWM)作為逆變控制方法， 多電平變流器的PWM控制法主要有三類：載波調(diào)制法、消除特定諧波法和空間電壓矢量PWM 控制法（Space Vector PWM，SVPWM)。SVPWM以其在變流器直流側(cè)分壓電容中點(diǎn)電壓控制上 的靈活性以及易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢(shì)，在三電平變流器中得到了廣泛應(yīng)用。
[0004] SVPWM是從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)的，著眼于如何使電機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場(chǎng)， 即正弦磁通。它以三相對(duì)稱正弦波動(dòng)電壓供電時(shí)交流電動(dòng)機(jī)的理想磁通圓為基準(zhǔn)，用變流 器不同的開(kāi)關(guān)模式所產(chǎn)生實(shí)際磁通去逼近基準(zhǔn)圓磁通，由它們比較的結(jié)果決定變流器的開(kāi) 關(guān)，形成PWM波形。
[0005] 在三相對(duì)稱系統(tǒng)中，三相電壓可以用下式來(lái)表示： 2
[0006] < uB = Um ?η{(〇?--π) (1 ) 2 uc =UIH ?η{(〇? +-π) ^ 3
[0007] 公式⑴中，uA、uB和uc分別為三相電壓，U m為三相電壓幅值的最大值，ω為角速 度且ω = 2jif，f為電網(wǎng)電壓額定頻率。
[0008] 對(duì)應(yīng)的空間電壓矢量定義為：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于三電平變流器控制的SVPWM空間矢量搜索方法，其特征是所述方法包括： 步驟1 :確定輸出電壓參考矢量在空間矢量分布圖中所處的分區(qū)； 步驟2 :計(jì)算所處分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的作用時(shí)間； 步驟3 :確定所處分區(qū)的每個(gè)頂點(diǎn)上的矢量狀態(tài)； 所述矢量狀態(tài)包括矢量值和矢量個(gè)數(shù)； 步驟4 :確定所處分區(qū)的矢量作用順序以及每個(gè)矢量的作用時(shí)間； 步驟5 :按照所述矢量作用順序和矢量的作用時(shí)間對(duì)三電平變流器的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是計(jì)算所處分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的作用時(shí)間具體為： 當(dāng)輸出電壓參考矢量在空間矢量分布圖中所處的分區(qū)為扇區(qū)A的分區(qū)I、扇區(qū)A的 分區(qū)II、扇區(qū)A的分區(qū)IV或扇區(qū)F的分區(qū)III時(shí)，所處分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的作用時(shí)間分別為： =8r~fh ' d2=K-S' ; ?λ - 1 一 (^/| 十 ) 當(dāng)輸出電壓參考矢量在空間矢量分布圖中所處的分區(qū)為扇區(qū)B的分區(qū)I、扇區(qū)B的 分區(qū)II、扇區(qū)B的分區(qū)IV或扇區(qū)E的分區(qū)III時(shí)，所處分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的作用時(shí)間分別為： dx - ~{hr -h2) ^ d2=-(gr-§l)； ?/.; = 1 -. (^/丨 + ） 當(dāng)輸出電壓參考矢量在空間矢量分布圖中所處的分區(qū)為扇區(qū)c的分區(qū)I、扇區(qū)c的 分區(qū)II、扇區(qū)C的分區(qū)IV或扇區(qū)D的分區(qū)III時(shí)，所處分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的作用時(shí)間分別為： hK < di=K~Z\ ; clx - 1 - (?/| + --) 當(dāng)輸出電壓參考矢量在空間矢量分布圖中所處的分區(qū)為扇區(qū)D的分區(qū)I、扇區(qū)D的 分區(qū)II、扇區(qū)D的分區(qū)IV或扇區(qū)C的分區(qū)III時(shí)，所處分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的作用時(shí)間分別為： dy --(/?, - /?;) < d2=-igr-g,) \ - 1 - (?/j + ) 當(dāng)輸出電壓參考矢量在空間矢量分布圖中所處的分區(qū)為扇區(qū)E的分區(qū)I、扇區(qū)E的 分區(qū)II、扇區(qū)E的分區(qū)IV或扇區(qū)B的分區(qū)III時(shí)，所處分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的作用時(shí)間分別為： d'=g,-fh ' d2 =hr -g2 ; d, = 1 - (i/| + d-,) 當(dāng)輸出電壓參考矢量在空間矢量分布圖中所處的分區(qū)為扇區(qū)F的分區(qū)I、扇區(qū)F的 分區(qū)II、扇區(qū)F的分區(qū)IV或扇區(qū)A的分區(qū)III時(shí)，所處分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的作用時(shí)間分別為： d\ - ~{h, ~h) < d2=-(gr~gl)； - 1 - {?γ + d-)) 其中，dp d2和d3分別為所處分區(qū)頂點(diǎn)Pl、p2和p 3的作用時(shí)間，gl和hi分別為頂點(diǎn)Pl 的g坐標(biāo)和h坐標(biāo)，g2和h2分別為頂點(diǎn)p2的g坐標(biāo)和h坐標(biāo)，g 3和h3分別為頂點(diǎn)p3的g 坐標(biāo)和h坐標(biāo)，仏和b分別為輸出電壓參考矢量的g坐標(biāo)和h坐標(biāo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述確定所處分區(qū)的矢量作用順序具體是， 從分區(qū)與矢量作用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中查找所處分區(qū)對(duì)應(yīng)的按矢量作用順序排序的矢量標(biāo)識(shí)； 再根據(jù)矢量標(biāo)識(shí)，在矢量標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中查找矢量標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的矢量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述分區(qū)與矢量作用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為數(shù)組、 鏈表、類或者數(shù)據(jù)表。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述矢量標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為數(shù)組、鏈表、類或者 數(shù)據(jù)表。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征是所述矢量標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)結(jié) 構(gòu)的建立過(guò)程為： 步驟A1 :建立第一存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，將每個(gè)分區(qū)所屬的扇區(qū)標(biāo)識(shí)、分區(qū)標(biāo)識(shí)和分區(qū)各頂點(diǎn)在 g-h坐標(biāo)系中的坐標(biāo)存儲(chǔ)到第一存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中； 步驟A2:將g-h坐標(biāo)系向右平移兩個(gè)單位，得到g' -h'坐標(biāo)系； 步驟A3 :建立第二存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，將每個(gè)分區(qū)所屬的扇區(qū)標(biāo)識(shí)、分區(qū)標(biāo)識(shí)和分區(qū)各頂點(diǎn)在 g' 坐標(biāo)系中的坐標(biāo)存儲(chǔ)到第二存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中； 步驟A4:建立第三存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，將各個(gè)分區(qū)的頂點(diǎn)在g' -h'坐標(biāo)系中的g'坐標(biāo)、h'坐 標(biāo)和頂點(diǎn)的矢量狀態(tài)存儲(chǔ)到第三存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中； 步驟A5 :建立矢量標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，從第三存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中提取每個(gè)分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的矢量， 并為每個(gè)提取的矢量設(shè)定矢量標(biāo)識(shí)，再將每個(gè)分區(qū)各個(gè)頂點(diǎn)的矢量和所述矢量對(duì)應(yīng)的矢量 標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)到矢量標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述第一存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、第二存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和第三存 儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為數(shù)組、鏈表、類或者數(shù)據(jù)表。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征是所述分區(qū)與矢量作用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的建立過(guò) 程為： 步驟B1 :確定各個(gè)分區(qū)的矢量作用順序，并按照所述矢量作用順序?qū)κ噶繕?biāo)識(shí)排序； 步驟B2 :建立分區(qū)與矢量作用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，將每個(gè)分區(qū)所屬的扇區(qū)標(biāo)識(shí)、分區(qū)標(biāo)識(shí) 和按矢量作用順序排序的矢量標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)到分區(qū)與矢量作用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中。
【文檔編號(hào)】H02M7/5387GK104092398SQ201410357011
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】樊征臻 申請(qǐng)人:北京電力自動(dòng)化設(shè)備廠