一種新的虛擬空間矢量的三電平調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種新的虛擬空間矢量的三電平調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Sergio Busquets-Monge等學(xué)者提出的虛擬矢量PWM(Virtual Space Vector PWM，VSVPWM)調(diào)制方法通過將傳統(tǒng)三電平空間矢量PWM轉(zhuǎn)化為虛擬矢量PWM，實現(xiàn)對中線電 流為零的控制，從而消除了中點電位的低頻波動。但是這個方法本質(zhì)上屬于開環(huán)控制。就是 控制不了中點電壓原本就有偏移的情況，或者外部變化引起的中點偏移，如并網(wǎng)逆變系統(tǒng) 在電網(wǎng)跳變和不平衡跌落產(chǎn)生的中點電位偏移。后來有很多人采用了閉環(huán)方法，但基本上 是沿用Sergio Busquets-Monge等學(xué)者的思路，方法變?yōu)楦訌?fù)雜，但中點電位偏移的效果 并不理想。因此需要跳出Sergio Busquets-Monge等學(xué)者的思路，提供一種新的改進(jìn)方法， 才能滿足閉環(huán)抑制母線中點電壓偏移的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問題，本發(fā)明提供了一種新的虛擬空間矢量的三電平調(diào)制方 法，
[0004] 第一步:將傳統(tǒng)空間矢量轉(zhuǎn)化為改進(jìn)的虛擬矢量，判斷參考矢量所處的大扇區(qū)、小 扇區(qū)；傳統(tǒng)空間矢量圖，劃分為6個等邊三角形大扇區(qū)SECT0RI、SECTORΠ 、SECTORm、SECTOR IV、SECT0RV、SECT0RVI，每個大扇區(qū)又劃分為6個小三角形扇區(qū)，得到27個基本矢量，其中 基本零矢量3個，基本小矢量12個，基本中矢量6個，基本大矢量6個;與傳統(tǒng)虛擬空間矢量的 劃分不同，小扇區(qū)重新進(jìn)行了劃分;確定小扇區(qū)的具體合成矢量，方法如下：
[0005] 將基本矢量中的部分矢量合成形成虛擬矢量，以第I扇區(qū)SECT0RI為例，將基本空 間矢量PWM轉(zhuǎn)化為虛擬矢量，
[0006]
[0007] 其中，Vvsi、Vvs2為虛擬小矢量，Vvli、Vvl2為虛擬大矢量，Vvmi為虛擬中矢量，Vpqq、V〇_、 Vpp〇、V(xin為基本小矢量，Vpon為基本中矢量，Vppn、Vpnn為基本大矢量，
[0008]其中，虛擬大矢量就是基本大矢量，虛擬中矢量和虛擬小矢量需要用基本中矢量 和基本小矢量合成；
[0009] 第二步：
[0010] 計算作用時間：根據(jù)公式（1)，計算T1、T2和T3，
[0011]
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[0012] 電壓Vref用三個矢量Vl和V2和V3以及作用時間Tl、Τ2和Τ3的乘積來等效，其中 Vref矢量作用時間Ts;
[0013] 根據(jù)公式（1)解方程可以得到Tl，Τ2和Τ3。然后通過例如圖6(或者圖7)的方式來分 配矢量以及作用時間，進(jìn)而得到VVMl，VVS1，VVL1，VVS1，VVL1的作用時間TVMl，TVS1，TVL1， TVSl，TVLl，
[0014] 引入冗余因子f:
[0015]引入冗余因子f后，正小矢量作用時間為tp= (1+f )tl/2,負(fù)小矢量作用時間tn = (l-f)tl/2,正負(fù)小矢量的和還是沒有變，仍為tl，f為0時，正、負(fù)小矢量的作用時間都是tl/ 2,相當(dāng)于沒有平衡能力，通過控制冗余因子來實現(xiàn)控制中點電壓原本就有偏移的情況。
[0016] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述冗余因子f的選取范圍為0到1。
[0017] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，大扇區(qū)方式一樣，小扇區(qū)劃分方式為，分為8個小三角 形區(qū)域，標(biāo)示為11區(qū)、12區(qū)、21區(qū)、22區(qū)、3區(qū)、5區(qū)、41區(qū)、42區(qū)，
[0018] 原來的1區(qū)被分解為兩個等面積區(qū)域11和12，
[0019] 原來的2區(qū)被分解為兩個等面積區(qū)域21和22，
[0020] 原來的4區(qū)被分解為兩個等面積區(qū)域41和42，
[0021] 原來的3區(qū)和5區(qū)保持不變，
[0022] 其中11區(qū)、21區(qū)、41區(qū)和3區(qū)都采用3區(qū)的矢量和時序圖，矢量為原來3區(qū)的三角形 頂點 Vvmi，Vvsi，Vvli，
[0023] 其中21區(qū)、22區(qū)、42區(qū)和5區(qū)都采用5區(qū)的矢量和時序圖，矢量為原來5區(qū)的三角形 頂點 Vvmi，Vvs2，Vvl2〇
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 本方法可以顯著簡化傳統(tǒng)虛擬矢量算法復(fù)雜的計算。
[0026] 處理原來系統(tǒng)難以處理的外部打破中點電位平衡因素，處理外部變化引起的點偏 移，比如并網(wǎng)逆變系統(tǒng)在電網(wǎng)跳變或不平衡跌落產(chǎn)生的中點偏移。
【附圖說明】
[0027]圖1是傳統(tǒng)空間矢量圖，劃分為6個等邊三角形大扇區(qū)SECT0RI-SECT0RVI每個大扇 區(qū)又劃分為6個小三角形扇區(qū)；
[0028] 圖2 Sergio Busquets-Monge虛擬矢量圖。其中6個大扇區(qū)和傳統(tǒng)方式一樣，每個 大扇區(qū)按照圖示三角形劃分為5個小扇區(qū)；
[0029]圖3是系統(tǒng)拓?fù)鋱D；
[0030]圖4是I號大扇區(qū)的Sergio虛擬矢量小扇區(qū)分布，分為5個三角形區(qū)域；
[0031] 圖5是I號大扇區(qū)的Sergio虛擬矢量小扇區(qū)分布，分為8個小三角形區(qū)域，標(biāo)示為 11、12、21、22、3、5、41、42;
[0032] 圖6是輸出電壓矢量時序圖-小扇區(qū)3;
[0033] 圖7是輸出電壓矢量時序圖-小扇區(qū)5
[0034] 圖8是輸出電壓矢量時序圖-小扇區(qū)4。
【具體實施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0036] 原理說明：
[0037]三相系統(tǒng)改進(jìn)的虛擬空間矢量的三電平調(diào)制方法，包括以下步驟：
[0038] (1)將傳統(tǒng)空間矢量轉(zhuǎn)化為改進(jìn)的虛擬矢量。判斷參考矢量所處的大扇區(qū)，小扇 區(qū)。與傳統(tǒng)虛擬空間矢量的劃分不同，小扇區(qū)重新進(jìn)行了劃分;確定小扇區(qū)的具體合成矢 量。
[0039] (2)計算參與合成的矢量的作用時間，同時引入冗余因子f;
[0040] 采用虛擬中矢量的控制算法，較好地控制中點電壓平衡，但無法控制中點電壓原 本就有偏移時的情況；
[0041] 這個問題的解決:在調(diào)制步驟(2)實現(xiàn)，引入冗余因子f。
[0042] 根據(jù)對中點電壓的作用，分為正負(fù)小矢量。原來正、負(fù)小矢量的作用時間都是tl/ 2。引入冗余因子f后，正小矢量作用時間為tp = (1+f )tl/2,負(fù)小矢量作用時間tn= (1-f) tl/2,正負(fù)小矢量的和還是沒有變，仍為tUf為0的時候，正、負(fù)小矢量的作用時間都是tl/ 2,相當(dāng)于沒有平衡能力，通過控制冗余因子來實現(xiàn)控制中點電壓原本就有偏移的情況。 [00 43]矢量合成的法則，最近三個矢量合成法則
[0044]
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[0045] 電壓Vref，可以用三個矢量Vl和V2和V3以及作用時間Tl，T2和T3的乘積來等效，其 中Vref矢量作用時間Ts。本文提到的所有的矢量均遵從這個合成法則，不管是虛擬矢量還 是基本矢量。
[0046] 第一步：
[0047]將傳統(tǒng)空間矢量轉(zhuǎn)化為改進(jìn)的虛擬矢量。判斷參考矢量所處的大扇區(qū)，小扇區(qū)。與 傳統(tǒng)虛擬空間矢量的劃分不同，小扇區(qū)重新進(jìn)行了劃分;確定小扇區(qū)的具體合成矢量。 [0048]圖3中三相系統(tǒng)拓?fù)渲?，開關(guān)閉合用1表示，斷開用0表示。則當(dāng){Sil，Si2，Si3，Si4} ={1，1，0,0}時，用狀態(tài)P表示；當(dāng){Sil，Si2，Si3，Si4} = {0,0，l，l}時，用狀態(tài)N表示；當(dāng) {Si I，Si2，Si3，Si4} = {0，I，I，0}時，用狀態(tài)0表示；i表示A相、B相和C相中的任意一相;根據(jù) 圖1得到27個基本矢量，其中零矢量3個，小矢量12個，中矢量6個，大矢量6個。
[0049]第一步的具體方法：
[0050]虛擬矢量就是將圖1中的27個基本矢量中的部分矢量合成形成新的矢量。以第I扇 區(qū)為例，將基本空間矢量PWM轉(zhuǎn)化為虛擬矢量。
[0051]<