一種雙逆變器的單svm方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于逆變器控制技術領域，具體設及一種雙逆變器的單SVM方法。
【背景技術】
[0002] 隨著現代電力電子技術的發展，逆變器在電動汽車、電動艦船W及可再生能源發 電中得到廣泛的應用。然而單個電力電子器件的功率定額限制，使逆變器不能滿足大功率 應用的需求。采用雙逆變器串聯的拓撲結構可獲得更大的功率和更多電平的控制效果，達 到大功率輸出的目的。當兩電平雙逆變器的直流母線電壓比值不等時，可獲得相當于二電 平、=電平、四電平乃至更多電平的控制效果，多電平能降低電流諧波、減小開關器件應力。 目前運類雙逆變器控制策略完全根據兩直流母線供電電壓比值進行控制，算法復雜，且在 實際應用中，兩直流母線的供電電壓比值非人為可控，因此控制缺少靈活變通性。
[0003] 文獻 1("Discontinuous Decoupled P歷S for Reduced Current Ripple in a Dual Two-Level Inverter Fed Open-End Winding Induction Motor Drive," K.R.Sekhar et.al,Power Electronics , IEEE Transactions on Power Electronics , 2013)將系統中的調制電壓矢量均分為兩個幅值相等的電壓矢量，每個逆變器所需電壓矢 量均通過獨立的傳統SVM(空間矢量調制）算法，來生成各逆變器所需的開關脈沖信號，此 時，雙逆變器的開關損耗較大。文獻2( "Two-quadrant clamping inve;rter scheme for three-level open-end winding induction motor drive,"S.Pradabane et.al,Power Electronics,Drives and Energy Systems(陽DES),2014)對雙逆變器的開關工作狀態進 行了深入的研究，提出了兩逆變器交替錯位工作，各自運行系統調制電壓旋轉范圍的一半 的方法，較大程度地降低了開關損耗，但運種調制算法在調制電壓矢量平面的部分區域略 顯冗余，同時增加了電流諧波，且基于兩直流母線供電電壓相等的工作條件。
[0004] 因此，亟需探索一種既能降低逆變器開關頻率，又能保證雙逆變器在直流母線電 壓為任意比值的情況下繼續有效運行的調制方法。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術所存在的上述技術問題，本發明提供了一種雙逆變器的單SVM方法， 既能減少雙逆變器的開關損耗，又能保證雙逆變器在直流母線電壓為任意比值的情況下繼 續有效運行。
[0006] -種雙逆變器的單SVM方法，包括如下步驟：
[0007] (1)分別采集兩臺逆變器INVl和INV2對應的直流母線電壓Vdci和Vdc2;
[0008] (2)根據計算求得雙逆變器的調制電壓，提取該調制電壓的幅值VsW及該調制電 壓與a軸的夾角0;
[0009] (3)根據幅值Vs、夾角0 W及直流母線電壓Vdci和Vdc2,計算確定出兩組有效電壓矢 量Vx和Vy及其對應的作用時間tx和ty ;
[0010] (4)根據作用時間tx和ty與功率開關器件開關周期Ts的大小關系，對有效電壓矢量 Vx和Vy進行分配W確定逆變器INVl所需的有效電壓矢量Vlx和Vly及其對應的作用時間tlx和 tlyW及逆變器INV2所需的有效電壓矢量V2X和V2y及其對應的作用時間t2x和t2y;
[0011] (5)根據有效電壓矢量Vlx和Vly及其對應的作用時間tlx和tly生成逆變器INVl的S 相開關信號Sla~Slc,根據有效電壓矢量V2X和V2y及其對應的作用時間t2x和t2y生成逆變器 1^2的；相開關信號S2a~S2c;進而利用；相開關信號Sla~Slc和S2a~S2c經驅動放大后分別 對逆變器INVl和INV2中的功率開關器件進行控制。
[0012]所述的步驟(3)中確定兩組有效電壓矢量Vx和Vy的具體標準如下：
[0013]若0 E [0，V3)，所述的調制電壓位于第一扇區，貝賄效電壓矢量Vx=Vi(IOO)，有效 電壓矢量Vy=Vs(IlO);
[0014] 若0e[V3,2V3)，所述的調制電壓位于第二扇區，則有效電壓矢量Vx = Vs(OlO)， 有效電壓矢量Vy = Vs(IlO);
[0015] 若0 e [ 2V3，JT)，所述的調制電壓位于第S扇區，則有效電壓矢量Vx = V3(010)，有 效電壓矢量Vy=V4(011);
[0016] 若0 e [ JT，4V3)，所述的調制電壓位于第四扇區，則有效電壓矢量Vx = Vs(001 )，有 效電壓矢量Vy=V4(011);
[0017] 若0e[4V3,5V3)，所述的調制電壓位于第五扇區，貝賄效電壓矢量Vx = V日(001)， 有效電壓矢量Vy=Vs(IOl);
[001引若目e [531/3,231)，所述的調制電壓位于第六扇區，則有效電壓矢量Vx=Vi(IOO),有 效電壓矢量Vy=Vs(IOl);
[0019] 其中：Vi(IOO)所對應的S相開關信號分別為1、0、0,即表示逆變器A相上橋臂的功 率開關器件導通，B相和C相下橋臂的功率開關器件導通;V2(ll〇)所對應的=相開關信號分 別為1、1、〇,即表示逆變器A相和B相上橋臂的功率開關器件導通，C相下橋臂的功率開關器 件導通;Vs(OlO)所對應的=相開關信號分別為0、1、0,即表示逆變器B相上橋臂的功率開關 器件導通，A相和C相下橋臂的功率開關器件導通;V4(011)所對應的=相開關信號分別為0、 1、1，即表示逆變器B相和C相上橋臂的功率開關器件導通，A相下橋臂的功率開關器件導通； Vs(OOl)所對應的=相開關信號分別為0、0、1，即表示逆變器C相上橋臂的功率開關器件導 通，A相和B相下橋臂的功率開關器件導通;Vs(IOl)所對應的S相開關信號分別為1、0、1，即 表示逆變器A相和C相上橋臂的功率開關器件導通，B相下橋臂的功率開關器件導通。
[0020] 所述的步驟(3)中通過W下公式計算兩組有效電壓矢量Vx和Vy對應的作用時間tx 和ty :
[0021] 若調制電壓所處扇區的編號N為奇數：
[0024]若調制電壓所處扇區的編號N為偶數：
[0027] 其中：Vdc= (Vdci+Vdc2)/2。
[0028] 所述的步驟(4)中對有效電壓矢量Vx和Vy進行分配的具體標準如下：
[0029] 若
，則使有效電壓矢量Vlx = Vx, Vly = O，V2y = -Vy，V2x = - Vx，對應的作用時間
[0030] 若
，則使有效電壓矢量Vlx = Vx, Vly = O, V2y = -Vy，V2x = 0,對應的作用時間
[003。若
，則使有效電壓矢量Vlx = Vx, Vly = Vy, Vsy = -Vy，V2x = 0,對應的作用時間
[0032] 其中：-Vx表示與Vx所對應開關信號狀態相反的有效電壓矢量，-Vy表示與Vy所對應 開關信號狀態相反的有效電壓矢量。
[0033] 本發明雙逆變器調制方法將兩臺逆變器作為一個整體看待，用一個SVM算法同時 控制兩個由隔離直流電源供電的兩電平逆變器，簡化了控制算法，加快了運行速度。與此同 時，本發明單SVM算法將系統的開關次數減少至常規雙逆變器雙SVM算法的1/3,提高了系統 的運行效率，又保證了兩逆變器在直流母線電壓為任意比值的情況下繼續有效運行。故本 發明可應用于雙逆變器的控制領域，如雙逆變器供電的開繞組電機系統，雙變換器并網系 統等場合。
【附圖說明】
[0034] 圖1為開繞組永磁同步電機系統的結構示意圖。
[0035] 圖2為開繞組永磁同步電機系統控制方法的系統框圖。
[0036] 圖3(a)為本發明在扇區N=I區域①內調制電壓的合成示意圖。
[0037] 圖3(b)為本發明在扇區N=I區域②內調制電壓的合成示意圖。
[0038] 圖3(c)為本發明在扇區N=I區域③內調制電壓的合成示意圖。
[0039] 圖4為常規雙SVM調制中一個逆變器的開關信號圖。
[0040] 圖5(a)為本發明單SVM調制中逆變器INVl在扇區N=I區域①內的開關信號示意 圖。
[0041] 圖5(b)為本發明單SVM調制中逆變器INVl在扇區N=I區域②內的開關信號示意 圖。
[0042] 圖5(c)為本發明單SVM調制中逆變器INVl在扇區N=I區域③內的開關信號示意 圖。
[0043] 圖6(a)為本發明單SVM調制中逆變器INV2在扇區N=I區域①內的開關信號示意 圖。
[0044] 圖6(b)為本發明單SVM調制中逆變器INV2在扇區N=I區域②內的開關信號示意 圖。
[0045] 圖6(c)為本發明單SVM調制中逆變器INV2在扇區N=I區域③內的開關信號示意 圖。
[0046] 圖7(a)為本發明控制方法下開繞組電機帶3Nm負載運行于50化/min的A相定子電 流Ia波形圖。
[0047] 圖7(b)為本發明控制方法下開繞組電機帶3Nm負載運行于5(K)r/min的轉矩Te波形 圖。
[0048] 圖7(c)為本發明控制方法下開繞組電機帶3Nm負載運行于5(K)r/min系統逆變器 INVl的A相上橋臂輸入脈沖INVl-A波形圖。
[0049] 圖7(d)為本發明控制方法下開繞組電機帶3Nm負載運行于50化/min系統扇區 Sector波形圖。
[0050] 圖7(e)為本發明控制方法下開繞組電機帶3Nm負載運行于5(K)r/min系統電機的A 相定子電流Ia的諧波分析圖。
[0051] 圖8(a)為本發明控制方法下開繞組電機帶3Nm負載運行于1500r/min的A相定子電 流Ia波形圖。
[0052] 圖8(b)為本發明控制方法下開繞組電機帶3Nm負載運行于1500r/min的轉矩Te波 形圖。
[0053] 圖8(c)為本發明控制方法下開繞組電機帶3Nm負載運行于1500r/min系統逆變器 INVl的A相上橋臂輸入脈沖INVl-A波形圖。
[0054] 圖8(d)為本發明控制方法下開繞組電機帶3Nm負載運行于1500r/min系統扇區 Sector波形圖。
[0055] 圖8(e)為本發明控制方法下開繞組電機帶3Nm負載運行于1500r/min系統電機的A 相定子電流Ia的諧波分析圖。
【具體實施方式】
[0056] 為了更為具體地描述本發明，下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明的技術方案 進行詳細說明。
[0057] 如圖1所示，本實例電機系統由直流電源1、穩壓電容2、直流電源3、穩壓電容4、 INVl逆變器5、開繞組永磁