基于NS-SVM控制的电流源型变流器的谐波抑制方法.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CN112636570A(43)申请公布日2021.04.09(21)申请号202011547024.0(22)申请日2020.12.24(71)申请人天津大学合肥创新发展研究院地址230031安徽省合肥市出口加工区综合业务楼14层、16层(72)发明人史维硕何晋伟(74)专利代理机构安徽合肥华信知识产权代理有限公司34112代理人余成俊(51)Int.Cl.H02M1/12(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称基于NS-SVM控制的电流源型变流器的谐波抑制方法(57)摘要本发明公开了一种基于低频NS‑SVM控制的电流源型变流器的谐波抑制方法，通过对传统SVM方法中驻留时间计算和矢量选择方法进行改进，并对有效开关角及驻留时间的计算方法进行简化，在保持常规采样频率的条件下实现自然采样脉冲宽度调制的性能，在保持传统SVM高动态响应和开关频率的同时可以有效抑制电流源型变流器中的低次电流谐波。CN112636570ACN112636570A权利要求书1/2页1.一种基于NS‑SVM控制的电流源型变流器的谐波抑制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)采用基于自然采样的方法计算驻留时间，根据计算出的驻留时间进行矢量选择，并推导载波波形方程式，利用载波波形方程式计算有效开关角，在与常规SVM控制相同的采样频率和开关频率下实现NS‑SVM性能；(2)根据推导载波波形方程式计算出有效开关角的限制范围，根据有效开关角的范围和牛顿‑拉夫逊迭代算法得出简化的方程式，选择简化的两步迭代方程式用于整个范围内的驻留时间计算，以低计算复杂度实现NS‑SVM性能。2.根据权利要求1所述一种基于NS‑SVM控制的电流源型变流器的谐波抑制方法，其特征在于：所述的步骤(1)具体包括以下步骤：1)改进驻留时间的计算，采用基于自然采样的驻留时间的计算方法，驻留时间T1和T1+T2的计算如下：T1＝masin(π/6‑θ)Ts(1‑1)T1+T2＝masin(π/6‑θ)Ts+masin(π/6+θ)Ts(1‑2)式中，ma为调制因数，θ为当前参考矢量和α轴之间的角位移，Ts为采样周期；2)将基于自然采样的T1和T1+T2与载波波形进行比较，进行矢量选择，并推导载波波形方程式，从而计算有效开关角的θ1～θ6，推导载波波形方程式的基本方程为：根据上述方程，获得有效开关角θ1～θ6，从而在与常规SVM控制相同的采样频率和开关频率下实现NS‑SVM性能。3.根据权利要求2所述一种基于NS‑SVM控制的电流源型变流器的谐波抑制方法，其特征在于：所述步骤(2)具体包括如下步骤：1))根据式(1‑3)计算有效开关角θ1的范围，并进一步限制有效开关角θ2的范围；θ1≤θ2≤‑π/18(1‑6)同样地，开关角也限制在一定的范围内；2))根据有限的有效开关角范围和牛顿‑拉夫逊迭代算法得出简化的方程式，θ1的初始值用θ10表示，求解θ1的方程组改写为下式：由牛顿‑拉夫逊迭代算法，第一次迭代计算的结果θ11为：2CN112636570A权利要求书2/2页同理，第二次迭代结果θ12为：选择简化的两步迭代方程式用于整个范围内的驻留时间计算，以低计算复杂度的实现NS‑SVM性能。3CN112636570A说明书1/5页基于NS‑SVM控制的电流源型变流器的谐波抑制方法技术领域[0001]本发明涉及用于中压大功率电流源型变流器下的低次谐波抑制方法，具体是以一种低采样频率的等效NS‑SVM方法实现自然采样脉宽调制性能，在保持高动态响应的同时可以有效抑制低次电流谐波。背景技术[0002]电流源型变流器由于具有结构及控制简单、输入输出电流波形质量高等特性被广泛用于中压大功率传动系统。为减少变流器的开关损耗并满足系统的散热要求，电流源的开关频率通常被限制在500Hz左右。在电流源的常用调制方法中，SVM由于具有灵活性高、实现方便以及动态性能好等优势而在得到广泛使用。但在大功率应用场合下，常规SVM的输出包含较高的五次、七次等低次谐波，会引起拍频、LC共振等现象。[0003]目前，抑制SVM控制下的低次谐波主要是采用多重采样方法，该方法旨在逼近自然采样的PWM，能够明显抑制五次、七次等低次谐波。但仅当采样频率很大时才能实现NS‑SVM的性能，而且驻留时间的计算方程较为复杂。在大功率应用场合下，多重采样还会引入额外的开关频率，从而增加损耗。因此，需要一种不依赖于采样频率并能在相同的开关频率下有效抑制低次电流谐波的控制方法。发明内容[0004]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于NS‑SVM控制的电流源型变流器的谐波抑制方法，采用常规采样频率实现自然采样脉宽调制性能，对每个选定矢量给出了基于NS‑