多电平逆变器下无扇区SVPWM的动态矢量优化控制-上海电力学院学报.docVIP

多电平无扇区SVPWM逆变的动态矢量控制研究 吴承天，王鲁杨 （上海电力学院 电气工程学院，上海，200090） 摘要：针对传统多电平SVPWM算法需要三角函数运算和大小扇区判断的缺陷,建立了120°坐标系下无扇区空间矢量调制方法。基于传统多电平SVPWM矢量动作的规律，提出了动态矢量控制策略。新优化方法将算法进行统一，并能推广到更高的多电平逆变环境。 关键词：120°坐标系；无扇区；动态矢量优化； Research of dynamical vector control with no sector SVPWM of multi-level inverter WU Chengtian, WANG Luyang （Shanghai University of Electric Power, Electric Power Engineering, Shanghai,200090） Abstract： In allusion to trigonometric function and judging the external and interior section, which is the disadvantage of traditional multi-level SVPWM algorithm, 120 degree coordinate system without sector judgment SVPWM modulation method was established. Based on the principle of vector’s action in traditional algorithm, the strategy of dynamic vector control was proposed. New optimization method unified algorithm and it can promote to the environment of higher multi-level inverter. Key words: 120 degree coordinate system, no sector, dynamic vector optimization 多电平SVPWM控制技术是多电平研究的关键核心技术[1,2]。传统的SVPWM计算过于复杂，并且带有三角函数运算，在实际中带来了很大的不便。近年来，针对多电平SVPWM逆变缺点所改进算法层出不穷。 文献[3]利用三角函数的特点将扇区重新排序，从而减少了三角运算；文献[4]用两电平SVPWM算法的多层叠加实现三电平SVPWM算法；文献[5]和文献[6]通过SVPWM的本质，用三相电压磁链守恒的方式提出了无扇区的算法，但该方法易于两电平的实现，难以推广到三电平或者更高电平逆变的情况。此次理论研究通过对传统三电平7段式矢量安排中的隐藏规律，结合在120°坐标系空间矢量图三角形的特点，提出一种无扇区的动态矢量优化算法。该算法首先化整为零，研究整个矢量空间的一个三角形中的矢量动作规律，再化零为整，由一个小三角区域的规律推广到整个矢量空间的动作规律，最后完成这个矢量控制。进而推广到更高电平的逆变控制。 1 传统三电平SVPWM逆变矢量安排规律 传统的三电平逆变一共有27个矢量，其中有效矢量19个。图1为三电平逆变器下开关状态及对应的空间矢量图。 图1　三电平逆变空间矢量图 传统SVPWM逆变控制策略在经过大小扇区判断、矢量作用的时间计算后采用7段式矢量安排来完成整个空间矢量的控制。因为7段式矢量动作的后半段与前半段对称，表1给出了扇区I中各小扇区前半段的矢量安排，其中各小扇区的定义在图1中给出。各小扇区如图1 所示。 表1　扇区I各小扇区作用顺序 顺 序 小三角区域 1 2 3 4 5 6 1 POO PPO POO POO PPO PPO 2 OOO POO PON PON POO PPN 3 OON OOO PNN OON PON PON 4 ONN OON ONN ONN OON OON 对表1进行深入分析和推广，有以下结论：在7段式前半段的矢量安排中，当参考矢量处于正三角形区域时，矢量的安排体现顺时针性；当参考矢量处于倒三角形区域时，矢量的安排体现逆时针性。以小扇区4,5,6为例，如图2所示。 图2　传统SVPWM逆变矢量安排的规律 2 多电平无扇区SVPWM逆变优化算法 2.1 120°坐标系的建立和变换 在传统的三电平SVPWM算法基础上提出一种新的控制算法——基于120°坐标系的无扇区SVPWM优化算法。 建立120°坐标系，g轴为横轴与直角坐标系的x轴重