一種三電平三維SVPWM中γ分量的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三電平三維SVP麗中γ分量的合成方法，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在APF或者SVG產(chǎn)品中，如圖1所示，經(jīng)常采用中點(diǎn)鉗位(NPC)三相三線制三電平拓 撲，該拓?fù)湓谥绷鱾?cè)母線電容電壓的均壓或者帶不平衡負(fù)載時，需要在三電平的SVPffM中合 成縱軸坐標(biāo)γ，即需要在三維空間進(jìn)行SVPffM調(diào)制。
[0003] 如圖2所示，單相的NPC三電平拓?fù)?，對于每一相來說，可以輸出三種電平:+Udc，0 和-Udc(Udc為直流母線電容電壓），對于三相的三電平拓?fù)鋭t會有3 3=27種開關(guān)矢量，這27 個開關(guān)矢量形成了三相三電平的矢量空間。將每一種開關(guān)矢量輸出的三相電壓Uoa、Uob、 Uoc的abc坐標(biāo)經(jīng)過Clark變換變換到αβ γ坐標(biāo)系下，得到27個開關(guān)矢量的Clark變換坐標(biāo)， 結(jié)果如表1所示。將27個開關(guān)矢量在αβ平面的投影繪制在αβ平面上可以得到三電平二維矢 量空間，該矢量空間組成了一個大六邊形，如圖3所示，圖中帶箭頭的線段即為開關(guān)矢量，所 有的矢量起點(diǎn)為大六邊形的中心點(diǎn)，終點(diǎn)為箭頭，開關(guān)矢量以終點(diǎn)表示。其中6對正小矢量 和負(fù)小矢量的投影是分別重合在一起的，比如V 3為負(fù)小矢量，V9為正小矢量，它們在αβ平面 上的投影是重合的。零矢量％、￥1、￥ 2在邱平面上的投影是大六邊形中心點(diǎn)，用￥1,2,3表示。


[0004] 注:表中的Udc為三電平逆變器的直流母線電容上的電壓。
[0005] 現(xiàn)有的三電平SVPWM調(diào)制方法是首先把三電平二維矢量空間劃分為大四邊形區(qū)域 和小正三角形區(qū)域。以大六邊形的一個頂點(diǎn)及其相鄰兩條大六邊形邊的中點(diǎn)和大六邊形中 心點(diǎn)組成的四邊形為大四邊形，矢量空間共可以劃分為6個大四邊形，按照逆時針方向編號 為N(N=1，2,3，4,5,6)。如圖3所示，V 21V15Vtu^V2Q即為一個大四邊形，其編號N=I。以開關(guān)矢量 的終點(diǎn)組成的小正三角形區(qū)域?yàn)樾≌切?，V 21V15V9(V3)即為一個小正三角形。在一個大 四邊形中包含6個全部或者部分小正三角形，這6個小正三角形按照逆時針編號為M(M=1，2， 3,4,5,6)，相鄰兩個大四邊形邊界上的小正三角形是共用的。大四邊形V 21V15V^2V2q中六個 小正三角形編號為M=I，2，3，4，5，6，其中N=I，M=2編號的小正三角形與N=2，M=6編號的小正 三角為同一個小正三角形。因此確定一個小正三角形需要知道小正三角形所在的大四邊形 編號N，和在該大四邊形內(nèi)小正三角形的編號M。每個小三角形的頂點(diǎn)中必包含一對重合在 一起的正負(fù)小矢量投影的終點(diǎn)，其余兩個頂點(diǎn)為其它矢量投影的終點(diǎn)，因此一個小三角形 的頂點(diǎn)包含了3種矢量投影的終點(diǎn)。三電平二維SVPmi調(diào)制只合成了參考矢量的投影(a r， fe)，沒有合成γ r坐標(biāo)，現(xiàn)有的三電平三維SVPffM調(diào)制在合成γ坐標(biāo)時，只是通過分配一對正 負(fù)小矢量的作用時間來合成γ坐標(biāo)，而沒有將其它作用矢量的γ坐標(biāo)考慮進(jìn)來，因此其調(diào) 制的準(zhǔn)確度不高，而且由于忽略了其它矢量的γ坐標(biāo)，因此其調(diào)制范圍也會一定程度的減 小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明在三電平二維SVPffM調(diào)制的基礎(chǔ)上，提供了一種三電平三維SVPffM中γ分量 的合成方法，將二維矢量空間由外向內(nèi)分為外層區(qū)域、中層區(qū)域、內(nèi)層區(qū)域，并針對每一層 區(qū)域中矢量合成的特點(diǎn)來選擇不同的矢量，合成γ分量，提高了合成γ分量的準(zhǔn)確性。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
[0008] 一種三電平三維SVP麗中γ分量的合成方法，包括以下步驟： 第一步，將三電平二維矢量空間由外向內(nèi)分為三層區(qū)域:外層區(qū)域、中層區(qū)域、內(nèi)層區(qū) 域。
[0009] 第二步，根據(jù)現(xiàn)有的三電平二維SVPmi調(diào)制方法計(jì)算出參考矢量在αβ平面的投影 區(qū)域的編碼值，以及在該區(qū)域內(nèi)三種矢量的作用時間。
[0010] 第三步，根據(jù)參考矢量的編碼值，確定參考矢量所屬的分層區(qū)域。
[0011] 第四步，根據(jù)參考矢量所在分層區(qū)域的特點(diǎn)，分別計(jì)算正小矢量和負(fù)小矢量的作 用時間t4和tl。
[0012] 所述第一步中三層區(qū)域的分層方法是將三電平二維矢量空間大六邊形的六個頂 點(diǎn)為頂點(diǎn)的最外層12個小正三角形劃分為外層區(qū)域;將以大六邊形邊的中點(diǎn)為頂點(diǎn)的6個 小正三角形劃分為中層區(qū)域;將以大六邊形中心為頂點(diǎn)的6個小正三角形劃分為內(nèi)層區(qū)域。
[0013] 所述第二步中參考矢量在αβ平面的投影區(qū)域的編碼值為參考矢量Vrrf(ar，0r，γ r) 在αβ平面的投影所在的小正三角形的N、M值，三種矢量作用時間為切、丨2、丨3。切為正小矢量 作用時間t4和負(fù)小矢量作用時間tl之和，即t0=t4+tl，t2為第二個作用的矢量的作用時間， t3為第三個作用的矢量的作用時間。
[0014] 所述第四步中，當(dāng)參考矢量在αβ平面上的投影(ar,0r)在外層區(qū)域時，正小矢量和 負(fù)小矢量作用時間t4和tl計(jì)算公式為：
其中Long為長矢量的γ坐標(biāo)值。
[0015] 所述第四步中，當(dāng)Vref(ar，0r，yr)在αβ平面上的投影(a r，0r)在中層區(qū)域時，正小矢 量和負(fù)小矢量作用時間t4和tl計(jì)算公式為：
其中ShortM為相鄰大四邊形的負(fù)小矢量的γ坐標(biāo)值。
[0016]所述第四步中，當(dāng)參考矢量在αβ平面上的投影(CirA)在內(nèi)層區(qū)域時，正小矢量和 負(fù)小矢量作用時間t4和tl計(jì)算公式分為三種情況： 1)若y r>〇,正小矢量和負(fù)小矢量作用時間t4和tl計(jì)算公式為：
其中ShortIn為相鄰大四邊形的負(fù)小矢量的γ坐標(biāo)值，ZP為零矢量的γ坐標(biāo)值，其值 為 Udc。
[0017] 2)若γ r〈0，正小矢量和負(fù)小矢量作用時間t4和tl計(jì)算公式為：
其中ShortIn為相鄰大四邊形的負(fù)小矢量的γ坐標(biāo)值，ZN為零矢量的γ坐標(biāo)值，其值 為-Udc。
[0018] 3)若Yr=O，正小矢量和負(fù)小矢量作用時間t4和tl計(jì)算公式為：
其中ShortIn為相鄰大四邊形的負(fù)小矢量的γ坐標(biāo)值。
[0019] 以上各式中Ts為開關(guān)周期，ShortP為正小矢量的γ坐標(biāo)值，ShortN為負(fù)小矢量的 γ坐標(biāo)值。
[0020] 本發(fā)明在三電平二維SVPmi調(diào)制的基礎(chǔ)上，將二維矢量空間由外向內(nèi)分為三層區(qū) 域，并針對每一層區(qū)域中矢量合成的特點(diǎn)來選擇不同的矢量合成γ分量，采用更準(zhǔn)確的方 法計(jì)算正負(fù)小矢量的作用時間，提高了合成γ分量的準(zhǔn)確性，條理清晰，實(shí)施簡便，易于在 數(shù)字控制器中實(shí)現(xiàn)且具有$父尚的效率，具有調(diào)制范圍大，調(diào)制精度尚的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0021 ] 圖1為NPC三電平逆變拓?fù)洌?圖2為單相三電平逆變拓?fù)洌?圖3為三電平的二維矢量空間； 圖4為本發(fā)明的三電平二維矢量空間三角形區(qū)域分層圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023] 本發(fā)明的具體實(shí)施方法是在傳統(tǒng)的三電平二維SVPmi調(diào)制的基礎(chǔ)上，根據(jù)參考矢 量的在αβ平面上不同區(qū)域的特點(diǎn)對γ r分量進(jìn)行合成，充分考慮各種矢量對γ坐標(biāo)值的影 響。具體包括以下步驟： 第一步，將三電平二維矢量空間（即αβ平面)進(jìn)行分層，分為外層區(qū)域、中層區(qū)域、內(nèi)層 區(qū)域三個區(qū)域，如圖4所示，以大六邊形的六個頂點(diǎn)為頂點(diǎn)的最外層12個小正三角形劃分為 外層區(qū)域，即圖中黑色粗實(shí)線外部與大六邊形的六條邊所包圍的區(qū)域；以大六邊形邊的中 點(diǎn)為頂點(diǎn)的6個小正三角形劃分為中層區(qū)域，即圖中黑色粗實(shí)線和黑色虛線所包圍的區(qū)域； 以大六邊形中心為頂點(diǎn)的6個小正三角形劃分為內(nèi)層區(qū)域，即圖中黑色虛線所包圍的區(qū)域。 [0024]第二步，根據(jù)現(xiàn)有的三電平二維SVPmi調(diào)制方法計(jì)算出參考矢量在αβ平面中所在 小正三角形區(qū)域的Ν、Μ值，以及在該小正三角形區(qū)域內(nèi)矢量作用時間切4243。如圖3所示， 三電平二維矢量空間劃分為大四邊形區(qū)域和小正三角形區(qū)域。以大六邊形的一個頂點(diǎn)及其 相鄰兩條大六邊形邊的中點(diǎn)和大六邊形中心點(diǎn)組成的四邊形為大四邊形，矢量空間共可以 劃分為6個大四邊形，這6個大四邊形按照逆時針方向編號為Ν，Ν=1、2、3、4、5、6。在一個大四 邊形中包含6個全部或者部分小正三角形，這6個小正三角形按照逆時針編號為Μ，Μ=1、2、3、 4、5、6,相鄰兩個大四邊形邊界上的小正三角形是共用的。t