一種優(yōu)化切換路徑的n級(jí)多電平逆變器SVPWM算法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種優(yōu)化切換路徑的n級(jí)多電平逆變器SVPWM算法。該算法把基本矢量對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量映射到三維空間坐標(biāo)系中，根據(jù)傳統(tǒng)SVPWM算法，一個(gè)參考電壓矢量對(duì)應(yīng)三個(gè)有效的開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量，這三個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量組成空間三角形，利用Hamilton有向圖Christofides算法，在空間三角形內(nèi)部以及相鄰空間三角形之間建立狀態(tài)空間矢量切換路徑模型，實(shí)現(xiàn)三角形內(nèi)三個(gè)頂點(diǎn)矢量之間的切換路徑最優(yōu)以及相鄰三角形之間的切換路徑最優(yōu)。該算法簡(jiǎn)化了級(jí)聯(lián)多電平逆變器SVPWM算法，有助于提高逆變器輸出電壓性能指標(biāo)以及逆變器性能，使得SVPWM算法適用于n級(jí)多電平逆變器。
【專利說(shuō)明】—種優(yōu)化切換路徑的η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到級(jí)聯(lián)多電平逆變器調(diào)制領(lǐng)域，特指一種優(yōu)化切換路徑的η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法。
【背景技術(shù)】
[0002]級(jí)聯(lián)多電平逆變器開(kāi)關(guān)器件上的電壓應(yīng)力小、模塊化程度高、易于擴(kuò)展和控制、可靠性好、輸出電壓諧波畸變系數(shù)小、故障容錯(cuò)能力強(qiáng)，其用低壓電力電子器件實(shí)現(xiàn)高壓大功率電能轉(zhuǎn)換，可應(yīng)用于高壓直流輸電、靜止同步補(bǔ)償器和有源電力濾波器、光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電等再生能源裝置以及大功率高壓變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)等高壓大功率裝置中。
[0003]空間矢量脈沖寬度調(diào)制(SVPWM)技術(shù)是正弦脈沖寬度調(diào)制(SPWM)技術(shù)與電動(dòng)機(jī)磁通鏈圓形軌跡直接組合的一種PWM控制技術(shù)，該調(diào)制技術(shù)具有直流電壓利用率高、開(kāi)關(guān)頻率低、開(kāi)關(guān)損耗小等優(yōu)點(diǎn)，有關(guān)SVPWM技術(shù)應(yīng)用于級(jí)聯(lián)多電平逆變器引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的密切關(guān)注。
[0004]級(jí)聯(lián)多電平逆變器SVPWM算法，依據(jù)伏秒平衡原理，利用二維坐標(biāo)中的基本矢量逼近參考電壓矢量，通過(guò)計(jì)算二維平面坐標(biāo)系中基本矢量對(duì)應(yīng)的三相開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量，以三相開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量控制三相逆變器各級(jí)聯(lián)單元的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)空間矢量調(diào)制。在逼近參考電壓矢量的過(guò)程中，為了跟蹤參考電壓矢量的變化，必須完成開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量之間的切換。
[0005]開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢 量切換路徑是影響輸出電壓瞬時(shí)值及逆變器性能的一個(gè)重要因素，傳統(tǒng)的方法即利用基本切換(即限制每次切換只改變某一相電壓，且變化一個(gè)單位電平)，實(shí)現(xiàn)從一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量到另一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量之間的切換，這種方法只是簡(jiǎn)單的限制了開(kāi)關(guān)切換頻率，沒(méi)有考慮切換路徑對(duì)輸出電壓性能的影響。且隨著級(jí)聯(lián)逆變單元數(shù)η的增加，切換路徑的選擇越復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)目前η級(jí)多電平逆變器空間矢量調(diào)制算法存在的上述問(wèn)題，提出一種優(yōu)化切換路徑的η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法，此算法把開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量映射到三維空間坐標(biāo)中，把逼近參考電壓矢量的基本矢量對(duì)應(yīng)的有效的開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量定義為有效頂點(diǎn)，相鄰開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量之間的連線定義為邊，利用圖論最優(yōu)路徑算法，構(gòu)建開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換路徑模型，實(shí)現(xiàn)空間矢量調(diào)制算法。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]一種優(yōu)化切換路徑的η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法，包括以下步驟:
[0009]第一步，傳統(tǒng)SVPWM算法的基本矢量與開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量的映射函數(shù)為:
【權(quán)利要求】
1.一種優(yōu)化切換路徑的η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法，其特征在于:基于三維狀態(tài)空間矢量坐標(biāo)中級(jí)聯(lián)多電平逆變器空間矢量調(diào)制技術(shù)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量切換路徑模型的優(yōu)化算法。
2.如權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)化切換路徑的η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法，其特征在于把基本矢量(α，β)對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量(a，b，c)映射到三維空間坐標(biāo)中，基本矢量與開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量的映射函數(shù)為:
3.如權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)化切換路徑的η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法，其特征在于根據(jù)輸出電壓性能指標(biāo)及逆變器的要求，計(jì)算逼近參考電壓矢量的基本矢量對(duì)應(yīng)的有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量。
4.如權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)化切換路徑的η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法，其特征在于逼近任意參考電壓矢量對(duì)應(yīng)的三個(gè)有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量組成空間三角形，利用Hamilton有向圖Christofides算法，在空間三角形的三個(gè)頂點(diǎn)矢量之間，構(gòu)建狀態(tài)空間矢量切換路徑模型，實(shí)現(xiàn)切換路徑最優(yōu)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)化切換路徑的η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法，其特征在于為了跟蹤參考電壓矢量的變化，利用Hamilton有向圖Christofides算法，構(gòu)建相鄰空間三角形之間的切換路徑模型，實(shí)現(xiàn)切換路徑最優(yōu)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)化切換路徑的η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求4和權(quán)利要求5所得到的切換路徑即為η級(jí)多電平逆變器SVPWM算法開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量的切換路徑。
【文檔編號(hào)】H02M7/483GK103944432SQ201410175992
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】王翠, 章云, 唐雄民, 張淼, 陳思哲 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)