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申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明公开了一种基于NPC型三电平逆变器的改进十八分区虚拟空间矢量调制算法，属于电力电子领域，包括步骤1、合成参考电压矢量；步骤2、判断参考电压矢量所在大扇区及所处区域；步骤3，构建虚拟空间矢量；步骤4、选取虚拟空间矢量来合成参考电压矢量；步骤5、计算虚拟空间矢量的作用时间；步骤6、平衡中点电位；步骤7、设计所选取虚拟空间矢量的作用顺序；步骤8、根据矢量序列以及各个基本矢量的作用时间，生成PWM驱动信号。本发明包括虚拟矢量构造和中点电位平衡两部分，重新构造虚拟矢量并设计矢量次序，减小了共模电压及开关损耗，并通过调节中矢量的作用时间，使得中点电位达到平衡状态。

主权项：1.一种基于NPC型三电平逆变器的改进十八分区虚拟空间矢量调制算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、合成参考电压矢量V*ref：建立α-β坐标系，将三相参考电压矢量进行等幅值变换，并分解到坐标系上，得到其在α轴、β轴上电压分量Vα、Vβ及参考电压矢量幅值|U|和相角θ；步骤2、判断参考电压矢量所在大扇区及区域，并且当参考电压矢量不在所构建虚拟空间矢量图的第一扇区时，将参考电压矢量转换到第一扇区内，所述扇区判断及转换方法如下公式： 其中，符号表示向上取整，S1-S6为六个大扇区，theta为V*ref转换到第一扇区的角度；步骤3、构建虚拟空间矢量：选取大矢量UNPN、UPPN、UPNN、UPNP，中矢量UOPN、UPON、UPNO在第一扇区构建虚拟空间矢量US1、UM、US2，如下公式： 步骤4、选取虚拟空间矢量来合成参考电压矢量：以第I大扇区为例，在区域1内，参考电压矢量V*ref由UM、US1及UPNN合成，在区域2内，参考电压矢量V*ref由UM、UPNN及UPPN合成，在区域3内，参考电压矢量V*ref由UM、US2及UPPN合成；步骤5、计算虚拟空间矢量的作用时间：根据步骤4选取的虚拟空间矢量，计算其作用时间T1、T2、T3，需满足如下公式 其中，U1、U2、U3为所选取的虚拟空间矢量，Ts为时间周期，以第I大扇区的区域1为例，参与合成的电压矢量是虚拟中矢量UM、大矢量UPNN、虚拟小矢量US1，作用时间分别为T1、T2、T3，根据上述公式有： 求得的电压矢量作用时间如下公式： 式中，m为调制比，θ为电压矢量的相角；步骤6、平衡中点电位：将T1、T2、T3分解成M1-M6六个时间段，引入中点电位平衡算法，对构造UM的三个中矢量UOPN、UPON、UPNO的作用时间重新分配，减小中点电位的偏移，以第I大扇区为例，虚拟电压中矢量重新定义为： 其中，ΔU＝UC1-UC27式中，k为虚拟电压中矢量造成b相流出中性点电流的控制系数，ΔU是逆变器直流侧上下电容电压UC1、UC1的差值，x为系统允许中点电位波动的一个峰值，ΔU受k大小的影响，为了尽量减小的幅值，需要找到k的最优解，以第I大扇区的区域2为例，当合成的电压矢量在第I大扇区时，与k的关系如下公式： 式中，tM为虚拟中矢量UM的作用时间，C为直流侧电容的数值，ib为从中性点O流出的b相电流；步骤7、设计所选取虚拟空间矢量的作用顺序：根据步骤6计算出的时间，将虚拟空间矢量分解，每个区域包括六个基本电压矢量，采用11段式序列，设计的作用顺序需要满足以下几个原则：1相邻的脉冲序列只有一个状态发生变化，并且不能存在状态P和状态N的直接切换，2当参考电压矢量V*ref以坐标原点为圆心进行旋转时，无论是相邻小区域或者大区域之间的切换都要满足条件1，3采用对称的脉冲序列；步骤8、根据矢量序列以及各个基本矢量的作用时间，生成PWM驱动信号：输出序列控制中点箝位型三电平逆变器上各相开关对应的开关状态，完成基于NPC中点箝位型三电平逆变器的虚拟空间矢量调制。

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