專利名稱：多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機驅(qū)動與控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法。
背景技術(shù)：
當前，以多相電機為代表的多相驅(qū)動系統(tǒng)取得了較大發(fā)展。由于具有較低的相功率要求，多相系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用在大功率驅(qū)動系統(tǒng)中，諸如艦船、航空、電氣化鐵路等。一般地，多相驅(qū)動系統(tǒng)會由具有相同相數(shù)的多相電壓源型逆變器控制。目前為止，電壓空間矢量(SVPWM)是一種應(yīng)用最為廣泛的電壓源型逆變器控制方法。電壓空間矢量的執(zhí)行過程大致如下根據(jù)參考電壓矢量確定其所在扇區(qū)；根據(jù)扇區(qū)選擇一組電壓矢量；根據(jù)選擇的電壓矢量計算得到每個電壓矢量的作用時間；根據(jù)每個電壓矢量的作用時間最終 確定電壓源型逆變器的每相占空比，從而控制逆變器。但是，隨著相數(shù)的增加，扇區(qū)和電壓矢量的數(shù)量均呈現(xiàn)幾何級數(shù)的增加，使得扇區(qū)的確定和電壓矢量的選擇變得十分困難。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供了一種適用于所有的電壓源型兩電平逆變器，且在此過程中不需要任何軟件的修改，簡單通用的多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法。技術(shù)方案本發(fā)明提供的多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法，包括如下步驟I)根據(jù)線電壓控制器傳來的線電壓參考值向量Uinv 和直流母線電壓測量值ud。mea由下式得到調(diào)制比參考值向量minv—,ef :
_ ^hnv _ refmim_ref ~ "
^dc — mea其中，線電壓參考值向量Uinv 是由線電壓參考值
^■ln_ref ^2n_ref ，^(n-l)n_ref 組成
的n-1維向量,調(diào)制比參考值向量minv—ref是由調(diào)制比參考值mln—ref,m2n—ref,…，m(n_1)n—re;f組成的n-1維向量，n為多相電壓源型兩電平逆變器的相數(shù)，即多相電壓源型兩電平逆變器包含n相橋臂，且編號依次為1，2，…，n，inv表示變頻器，ref表示參考值，直流母線電壓測量值Udcurea由電壓傳感器測得，mea表示測量，dc表示直流母線，調(diào)制比參考值mkn 可由線電壓參考值ukn M和直流母線電壓測量值Utk nrea得到
Ukn_mfmIoyef=-二~{l，2，...，n_l}
dc _ mea其中，kn表示第k相橋臂和第n相橋臂； 2)從調(diào)制比參考值向量minv ,ef中找出最大調(diào)制比參考值mmax和最小調(diào)制比參考值mmin ;3)根據(jù)最大調(diào)制比參考值和最小調(diào)制比參考值mmin，由下式計算得到飽和系數(shù)
入
4)選擇0和-入mmin中的較大值作為第n相橋臂占空比Cn的下限，記作Cn min ；5)選擇I和I-入mmax中的較小值作為第n相占空比Cn的上限，記作cn max ；6)由下式計算得到第n相橋臂占空比cn :Cn=Cnjlin+ n (Cn max-Cnjlin), n G
；
·
其中，n為選擇系數(shù)；7)將調(diào)制比參考值向量minv—ref包含的調(diào)制比參考值mln—ref,mln—ref,…，m(n_1)n—re;f分別加上cn,得到前n-1相橋臂占空比C1,…，Clri,前n-1相橋臂占空比C1,. .，Cn^1和與Cn —起構(gòu)成n維橋臂占空比向量Cinv ；8)根據(jù)橋臂占空比向量Cinv與三角形載波信號T由下式比較得到橋臂開關(guān)信號向
S- ^inv
[Xcj > T5j G {l,2,...,n}
I0^i < 7其中，j是橋臂序號，橋臂開關(guān)信號向量Sinv是由橋臂占空比S1, s2，…，Sn構(gòu)成的n維向量，T是周期為Tsw的信號，在每個周期Tsw內(nèi)T的波形可由下式得到
r , T Jl -2"<t< NTsw+Tsw,/2T = ■<
[2/ / Tsw -1, NTsw + Tsw / 2 < / < NTsw + Tsw其中，N為任意自然數(shù)，t為控制系統(tǒng)運行的當前時間。優(yōu)選的，步驟6)中的n =0.5。有益效果通用PWM方法適用于所有的電壓源型兩電平逆變器，且在此過程中不需要任何軟件的修改，簡單通用。具體到本發(fā)明的技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點I.跟傳統(tǒng)SVPWM方法相比,本方法簡單易行；2.與其他多相多相電壓源型兩電平逆變器控制方法相比，本方法通用性強，在應(yīng)用于不同相數(shù)的多相電壓源型兩電平逆變器過程不需要做任何修改。


圖I是本發(fā)明方法的流程框圖；圖2是硬件實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是兩相實驗波形；圖4是三相實驗波形；圖5是四相實驗波形。圖中有ud。表示直流母線電壓，idc表示直流母線電流，1，2，. . .，n分別表示逆變器橋臂的編號，I1, h，...，in分別表示對應(yīng)橋臂的電流，Ukn表示第k相橋臂和第n相橋臂之間的線電壓，k = I, 2, . . . , n-1, R表示電阻，L表示電感。
具體實施例方式下面將參照附圖對本發(fā)明進行說明。本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括直流電壓源、多相電壓源型兩電平逆變器、多相感性負載。其中，直流電壓源電壓Udc=IOOV,每相電阻R=24. 2 Q，每相電感L=20mH ;參考相電流頻率和幅值分別為50Hz和2A。本發(fā)明的多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法，包括如下步驟I)根據(jù)線電壓控制器傳來的線電壓參考值向量Uinv 和直流母線電壓測量值ud。mea由下式得到調(diào)制比參考值向量minv—,ef :
權(quán)利要求
1.一種多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 1)根據(jù)線電壓控制器傳來的線電壓參考值向量Uinv和直流母線電壓測量值Udcurea由下式得到調(diào)制比參考值向量Hlinv ref :
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法，其特征在于，所述步驟6)的n = 0. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法，首先根據(jù)一組線電壓參考值和直流母線電壓測量值的比值得到一組線電壓調(diào)制比，并找出最大和最小的線電壓調(diào)制比；根據(jù)最大和最小的線電壓調(diào)制比計算得到參考橋臂的占空比；將前述的那組線電壓調(diào)制比加上參考橋臂的占空比即得到所有橋臂的占空比；占空比跟三角形載波信號進行比較即可以得到各橋臂開關(guān)信號，從而控制多相電壓源型兩電平逆變器。本發(fā)明涉及的方法具有不改變現(xiàn)有系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、性能優(yōu)越、通用性強、簡單易行等優(yōu)點。
文檔編號H02P27/08GK102739088SQ20121020553
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者張邦富, 王偉, 程明 申請人:東南大學