一种三电平NPC变流器的新型调制策略.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108092535A(43)申请公布日2018.05.29(21)申请号201711434651.1(22)申请日2017.12.26(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市金花南路5号申请人南京工程学院(72)发明人李宁李婉婷张辉王书征熊连松(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人许志蛟(51)Int.Cl.H02M7/487(2007.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种三电平NPC变流器的新型调制策略(57)摘要本发明公开的一种三电平NPC变流器的新型调制策略，包括以下步骤：步骤1，定义两组互补的三相调制波：步骤2，求出步骤1中第一组三相调制波的表达式，并求解第一组三相调制波的占空比；步骤3，求出步骤1中第二组三相调制波的表达式和对应的占空比；在两个开关周期内，将第一组三相调制波和第二组三相调制波分别与变流器上下载波比较后，输出最终的PWM脉冲给三电平NPC变流器。本发明调制策略在三相正弦电压的基础上补一组调制波，将两组调制波在两个开关周期内轮流作用于三电平NPC变流器，从而实现在全调制度和全功率因数下的中点电位平衡，这种调制策略比双调制波载波PWM调制策略算法简单，更易实现。CN108092535ACN108092535A权利要求书1/2页1.一种三电平NPC变流器的新型调制策略，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据载波PWM调制方法，定义两组互补的三相调制波：第一组：Uap1、Uan1、Ubp1、Ubn1、Ucp1、Ucn1；第二组：Uap2、Uan2、Ubp2、Ubn2、Ucp2、Ucn2；步骤2，求出步骤1中第一组三相调制波的表达式，并求解出第一组三相调制波的占空比；步骤3，求出步骤1中第二组三相调制波的表达式和对应的三相调制波占空比；步骤4，在两个开关周期内，将第一组三相调制波和第二组三相调制波分别与变流器上下载波比较后，输出最终的PWM脉冲给三电平NPC变流器。2.根据权利要求1所述的一种三电平NPC变流器的新型调制策略，其特征在于，所述步骤2具体为：步骤2.1，根据载波PWM调制方法，得到三相调制波表达式，如公式(1)：其中，Ua、Ub和Uc分别为对应三相a、b和c的相电压，ω为a、b和c各相相电压的角频率，m为三相正弦调制波的调制度，且m∈(0,1]；步骤2.2，根据三电平NPC变流器的调制波原理，将步骤1中的第一组三相调制波分为一组上下调制波Uap1、Ubp1、Ucp1以及Uan1、Ubn1、Ucn1，见公式(2)：其中M表示表示第一组三相调制波的调制度；步骤2.3，设变量sxo表示x相的开关状态，则：其中Sx表示a,b,c任意一相的开关函数，x表示a,b,c任意一相；当x相的开关状态sxo＝0时，x相电流ix流过直流侧中点，中点电流io可表示为：io＝∑sxo·ix(4)定义占空比dxo为一个开关周期内变量sxo的平均值，则有中点电流io相当于：i0＝∑dxo·ix(5)根据占空比与调制波的关系可以得到：dxo＝|1+Uxn-Uxp|(6)2CN108092535A权利要求书2/2页其中，Uxn表示步骤1中两组三相调制波下调制波的电压平均值，Uxp表示步骤1中两组三相调制波上调制波的电压平均值，步骤2.4，定义步骤1中第一、二组三相调制波的占空比分别为dxo1和dxo2，由三电平NPC变流器中点电位平衡原理，可得：dao1+dao2＝dbo1+dbo2＝dco1+dco2＝k(11)其中k为不随时间变化的常量；步骤2.5，当步骤2.4中k＝0，步骤2.4中第一、二组三相调制波的占空比关系为：当步骤2.4中k≠0，联立公式(10)、(6)和(2)，步骤2.4中第一组三相调制波的占空比为：3.根据权利要求2所述的一种三电平NPC变流器的新型调制策略，其特征在于，所述步骤3具体为：步骤3.1，将步骤1中的第二组三相调制波分为一组上下调制波Uap2、Ubp2、Ucp2以及Uan2、Ubn2、Ucn2，根据三电平NPC变流器的基本原理，得步骤1中第二组上下调制波的平均值公式为：其中，式中Uxp1、Uxn1分别为步骤1中第一组三相调制波中上、下调制波的电压值，Uxp2、Uxn2分别为步骤1中第二组三相调制波中上、下调制波的电压值；步骤3.2，根据步骤2.4中公式(11)和(14)、同时结合公式(6)可推导出，当k＝0时，步骤1中第二组三相调制波的表达式为：当k≠0时，步骤1中第二组三相调制波的表达式为：4.根据权利要求1所述的一种三电平NPC变流器的新型调制策略，其特征在于，所述步骤4具体为：在三相正弦电压的基础上补充一组三相调制波，即将步骤1中两组三相调制波在两个开关周期内轮流作用于