本發(fā)明公開了一種具有中點(diǎn)平衡和共模電壓抑制能力的三電平SVPWM方法，應(yīng)用于永磁同步電機(jī)矢量變換控制系統(tǒng)的三相T型三電平逆變器在采用單電源供電方案時(shí)會(huì)產(chǎn)生中點(diǎn)電位不平衡的問題，通常會(huì)導(dǎo)致逆變器的性能下降。本發(fā)明的目的就在于通過改進(jìn)傳統(tǒng)SVPWM方法使得無(wú)需通過硬件結(jié)構(gòu)的改變，不需要大量增加逆變器的體積和成本，就能夠在更多更復(fù)雜的工況下維持三電平逆變器中性點(diǎn)平衡；同時(shí)進(jìn)一步提高共模電壓抑制能力，減小對(duì)電機(jī)絕緣的沖擊，增加電機(jī)的壽命，降低維護(hù)成本，提高電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性；改進(jìn)的SVPWM方法適合數(shù)字化，并且中點(diǎn)電壓平衡調(diào)節(jié)過程的運(yùn)算量少，便于微機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及中低壓變頻器技術(shù)以及三電平逆變器領(lǐng)域，尤其涉及一種具有中點(diǎn)平衡和共模電壓抑制能力的三電平SVPWM(空間矢量脈寬調(diào)制)方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)兩電平逆變器是目前應(yīng)用于電機(jī)控制、傳動(dòng)領(lǐng)域最廣泛的逆變形式，由于其拓?fù)浜?jiǎn)單、控制算法簡(jiǎn)捷最受歡迎。但是隨著電壓等級(jí)、容量等級(jí)的增大，兩電平逆變器的缺點(diǎn)也越來(lái)越突出，它對(duì)器件的正向耐壓值要求越來(lái)越高、損耗也越來(lái)越大、輸出電能質(zhì)量不高，所以人們開始尋找新的拓?fù)湫问剑娖侥孀兤鲬?yīng)運(yùn)而生。三電平逆變器相對(duì)于傳統(tǒng)兩電平逆變器具有諧波分量小、對(duì)器件耐壓要求低、電磁干擾小、損耗小效率高因而更適合應(yīng)用于電壓、容量等級(jí)高的場(chǎng)合。適用于三電平逆變器的調(diào)制方法也很多，比如載波法、特定諧波消除法、電壓空間矢量調(diào)制法等。電壓空間矢量調(diào)制因其便于數(shù)字化、控制簡(jiǎn)便廣泛適用于微機(jī)控制系統(tǒng)，但是使用過程中通常會(huì)存在如下問題：首先是三電平逆變拓?fù)涔逃械闹悬c(diǎn)電位平衡問題，其次是共模電壓過大的問題，第一個(gè)問題會(huì)導(dǎo)致逆變器的輸出電能諧波分量上升電能質(zhì)量變差，嚴(yán)重情況下可能影響逆變器的運(yùn)行；第二個(gè)問題會(huì)考驗(yàn)到電機(jī)的絕緣，如果絕緣等級(jí)不夠，那么一旦使用普通的電壓空間矢量調(diào)制可能會(huì)導(dǎo)致一系列的絕緣問題，電機(jī)的壽命和穩(wěn)定性會(huì)大大下降。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種具有中點(diǎn)平衡和共模電壓抑制能力的三電平SVPWM方法，適用于永磁同步電機(jī)矢量變換控制系統(tǒng)中T型三電平逆變器。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：一種具有中點(diǎn)平衡和共模電壓抑制能力的三電平SVPWM方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：電壓空間矢量的分類和編號(hào)

對(duì)于三電平逆變器每相存在3種輸出狀態(tài)，分別為P、O、N。定義三相上表示3種輸出電平狀態(tài)的函數(shù)T_x(x＝a,b,c)，與每相4個(gè)開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)，表示為：

其中1表示對(duì)應(yīng)開關(guān)管閉合，0表示對(duì)應(yīng)開關(guān)管斷開，T_a表示a相的輸出電平狀態(tài)，T_b表示b相的輸出電平狀態(tài)，T_c表示c相的輸出電平狀態(tài)；S_a1～S_a4表示a相的4個(gè)開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，S_b1～S_b4表示b相的4個(gè)開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，S_c1～S_c4表示c相的4個(gè)開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)；

三相輸出端相對(duì)于中性點(diǎn)的電壓可以表示如下：

其中V_dc表示直流母線電壓；U_aO表示a相輸出端相對(duì)于中性點(diǎn)的電壓，U_bO表示b相輸出端相對(duì)于中性點(diǎn)的電壓，U_cO表示c相輸出端相對(duì)于中性點(diǎn)的電壓；

將三相電壓定義在靜止的定子a-b-c坐標(biāo)系上，空間電壓的綜合矢量U_s表示為：

U_a、U_b、U_c分別表示逆變器三相輸出端的電壓，其起點(diǎn)都是三電平逆變器的中性點(diǎn)電位。