本發(fā)明涉及級(jí)聯(lián)多電平變換器調(diào)制，特指一種基于最近電平的級(jí)聯(lián)多電平變換器零共模電壓svm方法。

背景技術(shù)：

1、級(jí)聯(lián)多電平變換器具有模塊化程度高、可靠性好、冗余度高、諧波含量低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各種中高壓大功率場(chǎng)合。級(jí)聯(lián)多電平變換器調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)控制開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)或關(guān)斷，決定級(jí)聯(lián)多電平變換器的輸出電能質(zhì)量和效率?？臻g矢量調(diào)制(spacevector?modulation—svm)可以提高直流電壓利用率，易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)字化控制，可以通過(guò)選擇合適的冗余開(kāi)關(guān)狀態(tài)優(yōu)化變換器性能，在級(jí)聯(lián)多電平變換器中得到廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)svm技術(shù)采用最近三個(gè)基本矢量合成參考矢量，由基本矢量計(jì)算對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量需要求解一個(gè)非齊次線性方程組，存在無(wú)窮個(gè)解，每個(gè)解對(duì)應(yīng)一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即存在無(wú)窮個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，考慮到實(shí)際應(yīng)用中級(jí)聯(lián)單元數(shù)有限，可得到有限個(gè)解，即存在一個(gè)基本矢量對(duì)應(yīng)有限個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量(稱為冗余開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量)。冗余開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量導(dǎo)致選擇最佳開(kāi)關(guān)狀態(tài)計(jì)算工作量大、切換路徑選擇復(fù)雜等問(wèn)題，隨著級(jí)聯(lián)單元數(shù)量的增加，計(jì)算量會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，極大地提升了svm實(shí)現(xiàn)的難度。并且傳統(tǒng)svm算法只能將共模電壓限制在一定范圍內(nèi)(參見(jiàn)公開(kāi)號(hào)為cn?114553037?a的中國(guó)專利申請(qǐng)，發(fā)明名稱：一種基于最近電平的級(jí)聯(lián)多電平變換器零共模電壓svm方法)，不能完全消除共模電壓，導(dǎo)致系統(tǒng)依舊存在由共模電壓引起的軸承電流、電磁干擾等問(wèn)題。通過(guò)選擇具有零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的非最近三個(gè)基本矢量合成參考矢量可以消除共模電壓，但同時(shí)也導(dǎo)致非最近三個(gè)基本矢量和對(duì)應(yīng)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)選取難度進(jìn)一步提高，調(diào)制復(fù)雜度的提升限制了零共模電壓svm方法的實(shí)際級(jí)聯(lián)多電平變換器應(yīng)用。

2、基于上述級(jí)聯(lián)多電平變換調(diào)制技術(shù)存在的問(wèn)題，有必要研究一種新的級(jí)聯(lián)多電平變換器調(diào)制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是針對(duì)傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)多電平變換器空間矢量調(diào)制方法和最近電平調(diào)制方法存在的上述問(wèn)題，提出一種基于最近電平的級(jí)聯(lián)多電平變換器零共模電壓svm方法，此方法通過(guò)對(duì)三個(gè)相電壓參考信號(hào)四舍五入取整得到距離三個(gè)相電壓參考信號(hào)最近的電平，計(jì)算三個(gè)相電壓參考信號(hào)和距離三個(gè)相電壓參考信號(hào)最近的電平的差值，根據(jù)三個(gè)差值是否大于零，直接得到距離參考矢量最近具有零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的三個(gè)基本矢量對(duì)應(yīng)的零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)和零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)作用時(shí)間，最后根據(jù)三個(gè)差值的大小關(guān)系，得到三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序。該簡(jiǎn)化svm方法適用于任意級(jí)數(shù)多電平變換器。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種基于最近電平的級(jí)聯(lián)多電平變換器零共模電壓svm方法，包括以下步驟：

4、步驟一：對(duì)三個(gè)相電壓參考信號(hào)ar,br,cr就近取整，得到最近的電平(即三相電壓最近電平)anl,bnl,cnl。

5、

6、round(*)表示對(duì)數(shù)值*進(jìn)行四舍五入取整。

7、步驟二：計(jì)算三個(gè)相電壓參考信號(hào)ar,br,cr和最近電平anl,bnl,cnl的差值δa,δb,δc。

8、

9、步驟三：判斷δa,δb,δc是否大于零，得到距離參考矢量最近具有零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的三個(gè)基本矢量對(duì)應(yīng)的零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)sza,szb,szc和零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)作用時(shí)間tza,tzb,tzc，tza,tzb,tzc分別表示零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)sza,szb,szc的作用時(shí)間。存在以下8種情況：

10、情況1：δa＞0,δb＞0,δc＞0時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)為sza(anl-1,bnl,cnl)、szb(anl,bnl-1,cnl)和szc(anl,bnl,cnl-1)，作用時(shí)間分別為tza＝ts*δa、tzb＝ts*δb和tzc＝ts*δc，ts表示采樣周期。將開(kāi)關(guān)狀態(tài)sza、szb和szc根據(jù)clark變換得到對(duì)應(yīng)的空間矢量，再根據(jù)伏秒平衡原理計(jì)算得到開(kāi)關(guān)狀態(tài)sza、szb和szc對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間，具體原理為現(xiàn)有技術(shù)。

11、情況2：δa＞0,δb＞0,δc＜0時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)為sza(anl-1,bnl,cnl+1)、szb(anl,bnl-1,cnl+1)和szc(anl,bnl,cnl)，作用時(shí)間分別為tza＝ts*δa、tzb＝ts*δb和tzc＝ts+ts*δc。

12、情況3：δa＞0,δb＜0,δc＞0時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)為sza(anl-1,bnl+1,cnl)、szb(anl,bnl,cnl)和szc(anl,bnl+1,cnl-1)，作用時(shí)間分別為tza＝ts*δa、tzb＝ts+ts*δb和tzc＝ts*δc。

13、情況4：δa＜0,δb＞0,δc＞0時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)為sza(anl,bnl,cnl)、szb(anl+1,bnl-1,cnl)和szc(anl+1,bnl,cnl-1)，作用時(shí)間分別為tza＝ts+ts*δa、tzb＝ts*δb和tzc＝ts*δc。

14、情況5：δa＞0,δb＜0,δc＜0時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)為sza(anl,bnl,cnl)、szb(anl-1,bnl+1,cnl)和szc(anl-1,bnl,cnl+1)，作用時(shí)間分別為tza＝ts-ts*δa、tzb＝-ts*δb和tzc＝-ts*δc。

15、情況6：δa＜0,δb＞0,δc＜0時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)為sza(anl+1,bnl-1,cnl)、szb(anl,bnl,cnl)和szc(anl,bnl-1,cnl+1)，作用時(shí)間分別為tza＝-ts*δa、tzb＝ts-ts*δb和tzc＝-ts*δc。

16、情況7：δa＜0,δb＜0,δc＞0時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)為sza(anl+1,bnl,cnl-1)、szb(anl,bnl+1,cnl-1)和szc(anl,bnl,cnl)，作用時(shí)間分別為tza＝-ts*δa、tzb＝-ts*δb和tzc＝ts-ts*δc。

17、情況8：δa＜0,δb＜0,δc＜0時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)為sza(anl+1,bnl,cnl)、szb(anl,bnl+1,cnl)和szc(anl,bnl,cnl+1)，作用時(shí)間分別為tza＝-ts*δa、tzb＝-ts*δb和tzc＝-ts*δc。

18、步驟四：根據(jù)δa,δb,δc的大小關(guān)系得到三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序。通過(guò)只使用共模電壓為零的開(kāi)關(guān)狀態(tài)合成參考矢量，就可以實(shí)現(xiàn)變換器輸出共模電壓為零。

19、δa,δb,δc是否大于零屬于情況1時(shí)，判斷δa,δb,δc的大小關(guān)系得到以下六種情況：

20、1)δa＞δb＞δc時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟za,szb,szc。

21、2)δa＞δc＞δb時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟za,szc,szb。

22、3)δb＞δa＞δc時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zb,sza,szc。

23、4)δb＞δc＞δa時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zb,szc,sza。

24、5)δc＞δa＞δb時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zc,sza,szb。

25、6)δc＞δb＞δa時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zc,szb,sza。

26、δa,δb,δc是否大于零屬于情況2時(shí)，判斷δa,δb,δc的大小關(guān)系得到以下兩種情況：

27、1)δa＞δb＞δc時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zc,szb,sza。

28、2)δb＞δa＞δc時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zc,sza,szb。

29、δa,δb,δc是否大于零屬于情況3時(shí)，判斷δa,δb,δc的大小關(guān)系得到以下兩種情況：

30、1)δa＞δc＞δb時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zb,szc,sza。

31、2)δc＞δa＞δb時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zb,sza,szc。

32、δa,δb,δc是否大于零屬于情況4時(shí)，判斷δa,δb,δc的大小關(guān)系得到以下兩種情況：

33、1)δb＞δc＞δa時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟za,szc,szb。

34、2)δc＞δb＞δa時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟za,szb,szc。

35、δa,δb,δc是否大于零屬于情況5時(shí)，判斷δa,δb,δc的大小關(guān)系得到以下兩種情況：

36、1)δa＞δb＞δc時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟za,szb,szc。

37、2)δa＞δc＞δb時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟za,szc,szb。

38、δa,δb,δc是否大于零屬于情況6時(shí)，判斷δa,δb,δc的大小關(guān)系得到以下兩種情況：

39、1)δb＞δa＞δc時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zb,sza,szc。

40、2)δb＞δc＞δa時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zb,szc,sza。

41、δa,δb,δc是否大于零屬于情況7時(shí)，判斷δa,δb,δc的大小關(guān)系得到以下兩種情況：

42、1)δc＞δa＞δb時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zc,sza,szb。

43、2)δc＞δb＞δa時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zc,szb,sza。

44、δa,δb,δc是否大于零屬于情況8時(shí)，判斷δa,δb,δc的大小關(guān)系得到以下六種情況：

45、1)δa＞δb＞δc時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zc,szb,sza。

46、2)δa＞δc＞δb時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zb,szc,sza。

47、3)δb＞δa＞δc時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zc,sza,szb。

48、4)δb＞δc＞δa時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟za,szc,szb。

49、5)δc＞δa＞δb時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟zb,sza,szc。

50、6)δc＞δb＞δa時(shí)，三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序?yàn)閟za,szb,szc。

51、步驟五：根據(jù)步驟四已知切換順序，存在六種切換順序，采用五段算法實(shí)現(xiàn)，合成參考矢量的開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量切換順序?yàn)椋?/p>

52、⑦計(jì)算所得切換順序?yàn)閟za,szb,szc，合成參考矢量的三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換順序?yàn)閟za→szb→szc→szb→sza，對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間分別為tza/2→tzb/2→tzc→tzb/2→tza/2；

53、⑧計(jì)算所得切換順序?yàn)閟za,szc,szb，合成參考矢量的三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換順序?yàn)閟za→szc→szb→szc→sza，對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間分別為tza/2→tzc/2→tzb→tzc/2→tza/2；

54、⑨計(jì)算所得切換順序?yàn)閟zb,sza,szc，合成參考矢量的三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換順序?yàn)閟zb→sza→szc→sza→szb，對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間分別為tzb/2→tza/2→tzc→tza/2→tzb/2；

55、⑩計(jì)算所得切換順序?yàn)閟zb,szc,sza，合成參考矢量的三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換順序?yàn)閟zb→szc→sza→szc→szb，對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間分別為tzb/2→tzc/2→tza→tzc/2→tzb/2；

56、計(jì)算所得切換順序?yàn)閟zc,sza,szb，合成參考矢量的三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換順序?yàn)閟zc→sza→szb→sza→szc，對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間分別為tzc/2→tza/2→tzb→tza/2→tzc/2；

57、計(jì)算所得切換順序?yàn)閟zc,szb,sza，合成參考矢量的三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換順序?yàn)閟zc→szb→sza→szb→szc，對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間分別為tzc/2→tzb/2→tza→tzb/2→tzc/2；

58、步驟五：為了跟蹤參考矢量的變化，重復(fù)步驟一到步驟四，實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)多電平變換器空間矢量調(diào)制。

59、有益效果：

60、該方法通過(guò)對(duì)三個(gè)相電壓參考信號(hào)四舍五入取整得到距離三個(gè)相電壓參考信號(hào)最近的電平，計(jì)算三個(gè)相電壓參考信號(hào)和距離三個(gè)相電壓參考信號(hào)最近的電平的差值，根據(jù)三個(gè)差值是否大于零，直接得到距離參考矢量最近具有零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的三個(gè)基本矢量對(duì)應(yīng)的零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)和零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)作用時(shí)間，避免了非最近三個(gè)基本矢量和對(duì)應(yīng)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)選取困難的問(wèn)題，簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)狀態(tài)作用時(shí)間計(jì)算過(guò)程，使得級(jí)聯(lián)多電平變換器零共模電壓svm方法的實(shí)現(xiàn)可以避免復(fù)雜的三角函數(shù)和無(wú)理數(shù)運(yùn)算，只需要簡(jiǎn)單的加減運(yùn)算和判斷就可以實(shí)現(xiàn)。并且通過(guò)判斷三個(gè)差值的大小關(guān)系，直接得到三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序，簡(jiǎn)化開(kāi)關(guān)順序判斷。使得零共模電壓svm算法適用于任意級(jí)多電平變換器，有助于零共模電壓svm方法推廣應(yīng)用于任意級(jí)多電平變換器。

61、與現(xiàn)有的調(diào)制技術(shù)相比，本發(fā)明的上述方案，可以直接得到距離參考矢量最近具有零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的三個(gè)基本矢量對(duì)應(yīng)的零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)、零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)作用時(shí)間和三個(gè)零共模電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換順序。只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的加減運(yùn)算和比較就可以實(shí)現(xiàn)算法，避免了復(fù)雜的三角函數(shù)和無(wú)理數(shù)計(jì)算以及乘除運(yùn)算，易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。