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专利号: 2021101331849
申请人: 南昌工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法,其特征在于,针对级联多电平H桥变换器,将三相参考电压信号ura、urb、urc通过3/2转换映射到αβ直角坐标系中得参考矢量轨迹,将开关状态通过3/2转换映射到αβ直角坐标系中得到离散的基本矢量;

步骤1:对三相参考电压信号进行采样,根据采样值计算参考矢量Vr的坐标分量vrα、vrβ以及相位角θ,确定参考矢量所在大扇区的编号N;

步骤2:如果N=1,矢量Vr'跟参考矢量Vr重合,矢量Vr'的相位角θ1即为参考矢量Vr的相位角θ;如果N≥2,将参考矢量Vr旋转(N‑1)π/3角度至第Ⅰ扇区,得矢量Vr',计算矢量Vr'的相位角θ1;分别计算矢量Vr'在第Ⅰ大扇区三角形三条边的垂线上的投影并取整,根据所得结果计算矢量Vr'所在小三角形(又称子三角形)的编号S;

步骤3:根据矢量Vr'所在小三角形的编号S,计算得到K值,通过S‑K算法确定合成参考矢量Vr最近的三个基本矢量V1、V2、V3对应的开关状态U1、U2、U3;

步骤4:根据U1、U2、U3计算基本矢量V1、V2、V3零序电压绝对值最小的开关状态U1'、U2'、U3';利用伏秒平衡原理计算基本矢量V1、V2、V3的作用时间t1、t2、t3;采用五段算法确定开关状态切换路径。

2.如权利要求1所述的基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法,其特征在于,按照以下公式确定参考矢量Vr的坐标分量vrα、vrβ及其相位角θ:θ=ωt         (2)。

3.如权利要求1所述的基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法,其特征在于,采用以下公式确定参考矢量Vr所在大扇区的编号N:

4.如权利要求1所述的基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法,其特征在于,如果参考矢量Vr所在扇区编号N=1,Vr'与Vr为同一个矢量,θ1=θ;如果参考矢量Vr所在扇区编号N≥2,将参考矢量Vr顺时针旋转(N‑1)π/3角度至第Ⅰ扇区,得矢量Vr',矢量Vr'的相位角θ1:

5.如权利要求1所述的基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法,其特征在于,第Ⅰ大扇区三角形三条边的垂线为OP、OQ、OL,计算参考矢量Vr′在OP、OQ、OL上的投影并取整得:

l=floor(2msinθ1)+1      (7)2

S=‑p+q‑q+l+1        (8)式中:p、q、l分别为矢量Vr'在垂线OP、OQ、OL上的投影并取整所得结果;S为矢量Vr'所在小三角形的编号。

6.如权利要求1所述的基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法,其特征在于,通过S‑K算法确定合成参考矢量Vr最近的三个基本矢量V1、V2、V3对应的开关状态U1(a1,b1,c1)、U2(a2,b2,c2)、U3(a3,b3,c3):①如果 令 否则,令

②确定包含参考矢量Vr的小三角形其中一个顶点矢量V1,该矢量对应的开关状态U1(a1,b1,c1):当参考矢量位于第Ⅰ扇区时,即N=1,V1对应的开关状态U1(a1,b1,c1)为:当参考矢量位于第II扇区时,即N=2,V1对应的开关状态U1(a1,b1,c1)为:当参考矢量位于第Ⅲ扇区时,即N=3,V1对应的开关状态U1(a1,b1,c1)为:当参考矢量为第Ⅳ扇区时,即N=4,V1对应的开关状态U1(a1,b1,c1)为:当参考矢量位于第Ⅴ扇区时,即N=5时,V1对应的开关状态U1(a1,b1,c1)为:当参考矢量位于第Ⅵ扇区时,即N=6时,V1对应的开关状态U1(a1,b1,c1)为:③根据参考矢量所在小三角形三个顶点矢量之间的关系,判断矢量Vr′所在小三角形的编号S和K+1的奇偶性是否相同,确定基本矢量V2对应的开关状态U2(a2,b2,c2):N=1时,S和K+1的奇偶性相同:

S和K+1的奇偶性不相同:

N=2时,S和K+1的奇偶性相同:

S和K+1的奇偶性不相同:

N=3时,S和K+1的奇偶性相同:

S和K+1的奇偶性不相同:

N=4时,S和K+1的奇偶性相同:

S和K+1的奇偶性不相同:

N=5时,S和K+1的奇偶性相同:

S和K+1的奇偶性不相同:

N=6时,S和K+1的奇偶性相同:

S和K+1的奇偶性不相同:

④V3对应的开关状态U3(a3,b3,c3):当N=1或N=2时,V3对应的开关状态U3(a3,b3,c3):当N=3或N=4时,V3对应的开关状态U3(a3,b3,c3):当N=5或N=6时,V3对应的开关状态U3(a3,b3,c3):

7.如权利要求1所述的基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法,其特征在于,计算基本矢量V1、V2、V3的开关状态U1′(a1′,b1′,c1′)、U2′(a2′,b2′,c2′)、U3′(a3′,b3′,c3′),使对应的零序电压绝对值最小:①如果U1(a1,b1,c1)是基本矢量V1唯一的开关状态,则其零序电压也是唯一的,此时V1零序电压绝对值最小的开关状态U1′(a1′,b1′,c1′)=U1(a1,b1,c1),否则:给定变量i=1,如果:

基本矢量V1零序电压绝对值最小的开关状态U1′(a1′,b1′,c1′)=U1(a1,b1,c1),否则:基本矢量V1零序电压绝对值最小的开关状态U1′(a1′,b1′,c1′)=U1′(a1+1,b1+1,c1+1);

或者i∈[2,3,…,n‑1],使得:式中,a1+i,b1+i,c1+i,∈[±n,±(n‑1),±(n‑2),...,±2,±1,0],a1+i‑1,b1+i‑1,c1+i‑1,∈[±n,±(n‑1),±(n‑2),...,±2,±1,0],a1+i+1,b1+i+1,c1+i+1,∈[±n,±(n‑1),±(n‑2),...,±2,±1,0],基本矢量V1零序电压绝对值最小的开关状态U1'(a1',b1',c1')=U1'(a1+i,b1+i,c1+i);

②如果U2(a2,b2,c2)是基本矢量V2唯一的开关状态,则其零序电压也是唯一的,此时V2零序电压绝对值最小的开关状态U2′(a2′,b2′,c2′)=U2(a2,b2,c2),否则:给定变量i=1,如果:

基本矢量V2零序电压绝对值最小的开关状态U2′(a2′,b2′,c2′)=U2(a2,b2,c2),否则:基本矢量V2零序电压绝对值最小的开关状态U2′(a2',b2',c2′)=U2′(a2+1,b2+1,c2+1);

或者i∈[2,3,…,n‑1],使得:式中,a2+i,b2+i,c2+i,∈[±n,±(n‑1),±(n‑2),...,±2,±1,0],a2+i‑1,b2+i‑1,c2+i‑1,∈[±n,±(n‑1),±(n‑2),...,±2,±1,0],a2+i+1,b2+i+1,c2+i+1,∈[±n,±(n‑1),±(n‑2),...,±2,±1,0],基本矢量V2零序电压绝对值最小的开关状态U2′(a2′,b2′,c2′)=U2′(a2+i,b2+i,c2+i);

③如果U3(a3,b3,c3)是基本矢量V3唯一的开关状态,则其零序电压也是唯一的,此时V3零序电压绝对值最小的开关状态U3′(a3′,b3′,c3')=U3(a3,b3,c3),否则:给定变量i=1,如果:

基本矢量V3零序电压绝对值最小的开关状态U3′(a3′,b3′,c3′)=U3(a3,b3,c3),否则:基本矢量V3零序电压绝对值最小的开关状态U3′(a3′,b3′,c3′)=U3′(a3+1,b3+1,c3+1);

或者i∈[2,3,…,n‑1],使得:式中,a3+i,b3+i,c3+i,∈[±n,±(n‑1),±(n‑2),...,±2,±1,0],a3+i‑1,b3+i‑1,c3+i‑1,∈[±n,±(n‑1),±(n‑2),...,±2,±1,0],a3+i+1,b3+i+1,c3+i+1,∈[±n,±(n‑1),±(n‑2),...±2,±1,0],基本矢量V3零序电压绝对值最小的开关状态U3′(a3′,b3′,c3′)=U3′(a3+i,b3+i,c3+i)。

8.如权利要求1所述的基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法,其特征在于,利用伏秒平衡原理计算基本矢量V1、V2、V3的作用时间t1、t2、t3:①根据公式3,利用开关状态U1(a1,b1,c1)、U2(a2,b2,c2)、U3(a3,b3,c3)计算基本矢量V1(α1,β1)、V2(α2,β2)、V3(α3,β3)的坐标分量:②根据伏秒平衡原理计算基本矢量V1、V2、V3合成参考矢量Vr的作用时间t1、t2、t3:式中,TS表示采样周期。

9.如权利要求1所述的基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法,其特征在于,采用五段算法,确定开关状态切换路径为U1'→U2′→U3'→U2'→U1′,开关状态的作用时间分别为t1/2→t2/2→t3→t2/2→t1/2。

10.如权利要求1所述的基于S‑K快速确定基本矢量的多电平变换器SVM方法,其特征在于,进入下一个周期后,跟踪参考矢量的采样,重复步骤1~步骤4,完成多电平变换器空间矢量调制。