【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子领域，特别是一种基于npc型三电平逆变器的改进十八分区虚拟空间矢量调制算法。
技术介绍
1、中点电位不平衡和共模电压的存在是三电平逆变器在实际工程应用中普遍存在的问题，需要解决。
2、其中，中点电位不平衡是三电平逆变器系统负载不平衡、开关器件不匹配、功率电子元件故障或电感和电容器不匹配时会出现的问题。当中点电位不平衡时，会造成系统功率损耗增加、谐波失真、电能质量降低，甚至对逆变器的稳定性和可靠性造成影响，降低电力系统的运行效率和稳定性。
3、共模电压高频信号产生高频耦合电流，促使电机绝缘的老化。共模电压高频变化率将产生轴电流，增大了轴承间的机械磨损，轴承的寿命可能因此减少。高频共模电压所产生的漏电流不仅会造成电磁干扰，影响其他电气设备的正常运行，而且会引起接地电流继电器保护装置的误动作，对于电动机驱动系统的危害极大，必须加以抑制。
4、目前，针对中点电位不平衡以及共模电压的研究主要从两个方面着手，一是从硬件方面入手，优化逆变器拓扑，但这不仅会导致成本上升，而且增大系统损耗；二是从软件方面入手，对调制方法进行优化，无需额外硬件成本的同时还具有较强的实时性和灵活性。
5、因此，提出一种能够有效抑制共模电压和中点电位不平衡的简化算法是十分有价值的。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于npc型三电平逆变器的改进十八分区虚拟空间矢量调制算法，该基于npc型三电平逆变器的改进
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种基于npc型三电平逆变器的改进十八分区虚拟空间矢量调制算法，包括如下步骤。
4、步骤1、合成参考电压矢量v*ref：建立α-β坐标系，将三相参考电压矢量进行等幅值变换，并分解到坐标系上，得到其在α轴、β轴上电压分量vα、vβ及参考电压矢量幅值|u|和相角θ；
5、参考电压矢量v*ref的计算方法为：
6、
7、其中，ua、ub、uc分别为a、b、c三相电压；
8、参考电压矢量v*ref分解在α-β坐标系上为：
9、
10、式中，θ为参考电压矢量v*ref与α-β坐标系中的夹角。
11、步骤2、判断参考电压矢量所在大扇区及区域，并且当参考电压矢量不在所构建虚拟空间矢量图的第一扇区时，将参考电压矢量转换到第一扇区内，所述扇区判断及转换方法如下公式：
12、
13、其中，符号表示向上取整，s1-s6为六个大扇区，theta为v*ref转换到第一扇区的角度；
14、参考电压矢量的区域判断方法为：
15、
16、其中，区域1，2，3为构成大扇区的三个三角形区域。
17、步骤3、构建虚拟空间矢量：选取大矢量unpn、uppn、upnn、upnp，中矢量uopn、upon、upno在第一扇区构建虚拟空间矢量us1、um、us2，如下公式：
18、
19、步骤4、选取虚拟空间矢量来合成参考电压矢量：在区域1内，参考电压矢量v*ref由um、us1及upnn合成，在区域2内，参考电压矢量v*ref由um、upnn及uppn合成，在区域3内，参考电压矢量v*ref由um、us2及uppn合成；
20、步骤5、计算虚拟空间矢量的作用时间：根据步骤4选取的虚拟空间矢量，计算其作用时间t1、t2、t3，需满足如下公式：
21、
22、其中，u1、u2、u3为所选取的虚拟空间矢量，ts为时间周期，以第i大扇区的区域1为例，参与合成的电压矢量是虚拟中矢量um、大矢量upnn、虚拟小矢量us1，作用时间分别为t1、t2、t3，根据上述公式有：
23、
24、求得的电压矢量作用时间如下所示：
25、
26、式中，m为调制比，θ为电压矢量的相角；
27、步骤6、平衡中点电位：将t1、t2、t3分解成m1-m6六个时间段，引入中点电位平衡算法，对构造um的三个中矢量uopn、upon、upno的作用时间重新分配，减小中点电位的偏移，作用时间需满足如下公式：
28、
29、其中，
30、δu＝uc1-uc2
31、式中，k为平衡系数，δu是逆变器直流侧上下电容电压uc1、uc1的差值，x为系统允许中点电位波动的一个峰值，δu受k大小的影响，为了尽量减小的幅值，需要找到k的最优解，以第i大扇区的区域2为例，当合成的电压矢量在第i大扇区时，与k的关系如下公式：
32、
33、式中，tm为虚拟中矢量um的作用时间，c为直流侧电容的数值，ib为从中性点o流出的b相电流；
34、平衡中点电位的具体计算方法如下：
35、当δu≤-x时，此时直流侧上侧的电容值数值小于直流侧下侧电容值，此时需要从中性点o流入电荷，从而增大直流侧上侧电容值。根据ib的正负设置平衡系数k的值，若ib＞0，则k＝0，若ib<0，则k＝0.5；
36、当-x<δu<x时，此时中点电压波动值在允许范围内，说明不需要对中点电位进行抑制，此时令k＝1/3；
37、当δu≥x时，此时直流侧上侧的电容值数值大于直流侧下侧电容值，此时需要从中性点o流出电荷，从而减小直流侧上侧电容值。若ib＞0，则k＝0.5，若ib<0，则k＝0；
38、其中，设置峰值x为2，ib为逆变器交流侧b相电流。
39、步骤7、设计所选取虚拟空间矢量的作用顺序：根据步骤6计算出的时间，将虚拟空间矢量分解，每个区域包括六个基本电压矢量，采用11段式序列，设计的作用顺序需要满足以下几个原则：(1)相邻的脉冲序列只有一个状态发生变化，并且不能存在状态p和状态n的直接切换，(2)当参考电压矢量v*ref以坐标原点为圆心进行旋转时，无论是相邻小区域或者大区域之间的切换都要满足条件1，(3)采用对称的脉冲序列；
40、一个时间周期内，矢量作用次序具体如下：
41、当参考电压矢量位于第一扇区的区域1时，矢量作用次序为：[pnp]-[pno]-[pnn]-[pon]-[ppn]-[opn]-[ppn]-[pon]-[pnn]-[pno]-[pnp]；
42、当参考电压矢量位于第一扇区的区域2时，矢量作用次序为：[pno]-[pnn]-[pon]-[ppn]-[ppn]-[opn]-[ppn]-[ppn]-[pon]-[pnn]-[pno]；
43、当参考电压矢量位于第一扇区的区域3时，矢量作用次序为：[pno]-[pnn本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于NPC型三电平逆变器的改进十八分区虚拟空间矢量调制算法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的虚拟空间矢量调制算法，其特征在于，步骤1中，参考电压矢量V*ref的计算方法为：
3.根据权利要求1所述的虚拟空间矢量调制算法，其特征在于，步骤2中，参考电压矢量的区域判断方法为：
4.根据权利要求1所述的虚拟空间矢量调制算法，其特征在于，步骤6中，平衡中点电位的具体计算方法如下：
5.根据权利要求1所述的虚拟空间矢量调制算法，其特征在于，步骤7中，一个时间周期内，矢量作用次序具体如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于npc型三电平逆变器的改进十八分区虚拟空间矢量调制算法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的虚拟空间矢量调制算法，其特征在于，步骤1中，参考电压矢量v*ref的计算方法为：
3.根据权利要求1所述的虚拟空间矢量调制算法，其特征在...
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