一种基于非正交坐标系的多电平制造技术

本发明专利技术提供了一种基于非正交坐标系的多电平

【技术实现步骤摘要】
一种基于非正交坐标系的多电平SVPWM调制共模电压消除方法


[0001]本专利技术属于功率电子器件多电平空间矢量调制
，具体涉及一种基于非正交坐标系的多电平
SVPWM
调制共模电压消除方法
。

技术介绍

[0002]现阶段，空间矢量调制
(SVPWM)
由于可实现较高的电压利用率，并且通过冗余开关状态的合理选择能够优化变换器性能，因此在目前的多电平变换器调制中被较多的采用
。
然而，现有的多电平
SVPWM
算法大多是采用最近三矢量来合成参考电压矢量，其仅能通过合理选择冗余开关状态将共模电压的幅值限制在一定水平，而无法做到完全消除，使得共模电压所导致的轴承电流
、
功率损耗
、
电磁干扰及绝缘故障等问题无法根除
。
通过选择非最近三矢量虽然对于完全消除共模电压具备一定的可能性，但现有技术中尚未形成较好的开关状态选取方法，并且相比利用最近三矢量方式其调制复杂度也限制了非最近三矢量的实际应用
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，针对本领域中存在的技术问题，本专利技术提供了一种基于非正交坐标系的多电平
SVPWM
调制共模电压消除方法，具体包括以下步骤：
[0004]步骤一
、
对
SVPWM
开关矢量利用以下变换矩阵
T
执行坐标变换：
[0005][0006]将开关矢量由原
abc
坐标系变换到一个新坐标系，使变换后的开关矢量坐标具有分数形式；
[0007]步骤二
、
将所述新坐标系下的开关状态分为两类：第一类为由原
abc
坐标系中产生零共模电压的开关状态所变换得到；第二类为剩余的开关状态；其中期望输出的开关状态仅由第一类的开关状态经后续变换来挑选出；
[0008]步骤三
、
对所述新坐标系中的任一开关状态设置一实数，用于使所述第一类开关状态与该实数相加后相应开关矢量坐标可由所述分数形式变为整数形式，第二类中的开关状态与任意实数相加后开关矢量坐标均无法由所述分数形式变为整数形式；
[0009]步骤四
、
将所述新坐标系中可通过步骤三变为整数的开关矢量坐标所对应的第一类开关状态提取出来，将其与一个或多个实数相加后转换成数值为
[0n
‑
1]之间的开关状态以简化空间矢量图，其中
n
为变换器电平数，同时也得到了一个二次
abc
坐标系；
[0010]步骤五
、
在所述二次
abc
坐标系中根据参考电压矢量确定可用的最近三矢量开关状态后，利用所述变换矩阵
T
的逆矩阵
T
inv
将其变换为原
abc
坐标系下的开关状态；将每个开关状态与一正偏移量相加得到最终输出的开关状态，用于在原
abc
坐标系下合成参考电压
。
[0011]进一步地，步骤一中所述变换矩阵
T
是非满秩的，在原
abc
坐标系中同一开关矢量的冗余开关状态在新坐标系中对应同一个开关状态；并且由于非满秩的变换矩阵
T
其逆矩阵无法直接求得，因此可引入三相平衡系统相电压之和为零的约束，得到其逆矩阵为：
[0012][0013]逆矩阵
T
inv
也是非满秩的，由此可保证开关状态
(C
a
,C
b
,C
c
)
与与
(C
a
+
α
,C
b
+
α
,C
c
+
α
)(
α
为实数
)
从新坐标系变换回原
abc
坐标系时仍将对应同一个开关状态
。
[0014]进一步地，步骤五中利用所述逆矩阵
T
inv
将确定可用的最近三矢量变换为原
abc
坐标系下的开关状态，使其坐标取值范围
[
‑
(n
‑
1)/2(n
‑
1)/2]之间；相应的所述正偏移量设置为
(n
‑
1)/2
，从而使最终输出的开关状态坐标取值在
[0n
‑
1]之间且产生的共模电压均为零
。
[0015]上述本专利技术所提供的基于非正交坐标系的多电平
SVPWM
调制共模电压消除方法，通过引入新的非正交坐标系并进行坐标变换与反变换，实现了共模电压的完全消除，彻底避免了其对系统所产生的不利影响
。
虽然最终输出的具有零共模电压的开关状态为非最近三矢量，但在最后的坐标反变换步骤前仍可采用最近三矢量方式合成参考电压，从而有效降低了开关矢量选取难度
。
本专利技术提出的二次
abc
坐标系相当于是对原
abc
坐标系进行了裁剪，保证了现有基于
abc
坐标系的矢量合成方法仍具有实用性，对其他调制方式也具有较高的借鉴意义
。
附图说明
[0016]图1为在原
abc
坐标系中的五电平空间矢量图；
[0017]图2为本专利技术中由原
abc
坐标系向新坐标系变换的示意图；
[0018]图3为本专利技术的实例在二次
abc
坐标系中的五电平空间矢量图
。
具体实施方式
[0019]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0020]在基于本专利技术的一实例中针对五电平变换器执行上述方法
。
五电平变换器每相能产生5个电平为
{0,1,2,3,4}
，并且三相电平组合构成了
53＝
125
个开关状态
。
对于图1所示的现有多电平
SVPWM
调制，其通常采用最近三矢量来合成参考电压矢量，如参考电压矢量
V
ref
可由最近三矢量
(0,3,1)、(1,3,1)
和
(1,3,2)
合成，但除了开关矢量
(1,3,2)
外剩余两矢量均产生不同水平的共模电压
。
[0021]图2与图3示出了基于本专利技术得到最终输出的开关矢量的坐标变换过程，具体步骤包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于非正交坐标系的多电平
SVPWM
调制共模电压消除方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一
、
对
SVPWM
开关矢量利用以下变换矩阵
T
执行坐标变换：将开关矢量由原
abc
坐标系变换到一个新坐标系，使变换后的开关矢量坐标具有分数形式；步骤二
、
将所述新坐标系下的开关状态分为两类：第一类为由原
abc
坐标系中产生零共模电压的开关状态所变换得到；第二类为剩余的开关状态；其中期望输出的开关状态仅由第一类的开关状态经后续变换来挑选出；步骤三
、
对所述新坐标系中的任一开关状态设置一实数，用于使所述第一类开关状态与该实数相加后相应开关矢量坐标可由所述分数形式变为整数形式，而第二类中的开关状态与任意实数相加后开关矢量坐标均无法由所述分数形式变为整数形式；步骤四
、
将所述新
abc
坐标系中可通过步骤三变为整数的开关矢量坐标所对应的第一类开关状态提取出来，将其与一个或多个实数相加后转换成数值为
[0n
‑
1]
之间的开关状态以简化空间矢量图，其中
n
为变换器电平数，同时也得到了一个二次
abc
坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙逢春，王志福，孙庆乐，王泽尚，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：