多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法
2023-07-03 00:19:16 1
專利名稱：多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法
技術領域：
本發明屬於電機驅動與控制技術領域，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：
當前，以多相電機為代表的多相驅動系統取得了較大發展。由於具有較低的相功率要求，多相系統越來越多的應用在大功率驅動系統中，諸如艦船、航空、電氣化鐵路等。一般地，多相驅動系統會由具有相同相數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。電壓空間矢量的執行過程大致如下根據參考電壓矢量確定其所在扇區；根據扇區選擇一組電壓矢量；根據選擇的電壓矢量計算得到每個電壓矢量的作用時間；根據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佔空比，從而控制逆變器。但是，隨著相數的增加，扇區和電壓矢量的數量均呈現幾何級數的增加，使得扇區的確定和電壓矢量的選擇變得十分困難。
發明內容
技術問題本發明提供了一種適用於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體的修改，簡單通用的多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法。技術方案本發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由下式得到調製比參考值向量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,調製比參考值向量minv—ref是由調製比參考值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，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，調製比參考值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)從調製比參考值向量minv ,ef中找出最大調製比參考值mmax和最小調製比參考值mmin ;3)根據最大調製比參考值和最小調製比參考值mmin，由下式計算得到飽和係數
入
4)選擇0和-入mmin中的較大值作為第n相橋臂佔空比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相佔空比Cn的上限，記作cn max ；6)由下式計算得到第n相橋臂佔空比cn :Cn=Cnjlin+ n (Cn max-Cnjlin), n G
；
·
其中，n為選擇係數；7)將調製比參考值向量minv—ref包含的調製比參考值mln—ref,mln—ref,…，m(n_1)n—re;f分別加上cn,得到前n-1相橋臂佔空比C1,…，Clri,前n-1相橋臂佔空比C1,. .，Cn^1和與Cn —起構成n維橋臂佔空比向量Cinv ；8)根據橋臂佔空比向量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，橋臂開關信號向量Sinv是由橋臂佔空比S1, s2，…，Sn構成的n維向量，T是周期為Tsw的信號，在每個周期Tsw內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，t為控制系統運行的當前時間。優選的，步驟6)中的n =0.5。有益效果通用PWM方法適用於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體的修改，簡單通用。具體到本發明的技術方案，具有如下優點I.跟傳統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，在應用於不同相數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是本發明方法的流程框圖；圖2是硬體實驗系統結構示意圖；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明進行說明。本發明的實施例的系統硬體結構如圖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由下式得到調製比參考值向量minv—,ef :
權利要求
1.一種多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟 1)根據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由下式得到調製比參考值向量Hlinv ref :
2.根據權利要求I所述的多相電壓源型兩電平逆變器的控制方法，其特徵在於，所述步驟6)的n = 0. 5。
全文摘要
本發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製比，並找出最大和最小的線電壓調製比；根據最大和最小的線電壓調製比計算得到參考橋臂的佔空比；將前述的那組線電壓調製比加上參考橋臂的佔空比即得到所有橋臂的佔空比；佔空比跟三角形載波信號進行比較即可以得到各橋臂開關信號，從而控制多相電壓源型兩電平逆變器。本發明涉及的方法具有不改變現有系統硬體結構、性能優越、通用性強、簡單易行等優點。
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 優先權日2012年6月20日
發明者張邦富, 王偉, 程明 申請人:東南大學