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CN116208016A - 一种换流器的多段式混合调制方法及系统 - Google Patents

一种换流器的多段式混合调制方法及系统 Download PDF

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CN116208016A
CN116208016A CN202211709155.3A CN202211709155A CN116208016A CN 116208016 A CN116208016 A CN 116208016A CN 202211709155 A CN202211709155 A CN 202211709155A CN 116208016 A CN116208016 A CN 116208016A
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CN
China
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converter
modulation
basic voltage
stage
vector
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CN202211709155.3A
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李文善
温旭辉
张剑
王又珑
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Institute of Electrical Engineering of CAS
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Abstract

本发明公开了一种换流器的多段式混合调制方法及系统，建立换流器用于空间矢量调制的基本电压矢量集；根据换流器控制目标、基本电压矢量集，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式；当换流器的空间矢量调制的段式不唯一时，将全部的空间矢量调制的段式归一化后，得到基本电压矢量与作用时间关系表格；在换流器运行时，根据换流器控制目标，依据基本电压矢量与作用时间关系表格，对换流器进行多段式混合调制，从而实现不同段数之间的调制算法无缝切换，混合调制算法之间切换平滑。

Description

一种换流器的多段式混合调制方法及系统
技术领域
本发明涉及换流器调制技术领域，具体涉及一种换流器的多段式混合调制方法及系统。
背景技术
调制算法是决定电力电子变换器开关状态的直接因素，其主要研究对象是变换器的开关状态，即基本电压矢量作用的时间及在开关周期内的排布规律。空间矢量调制算法是三电平变换器普遍采用的调制算法，其主要目标是计算逆变器基本矢量的作用顺序和时间。根据每个开关周期内使用基本电压矢量数量不同，调制算法可分为五段式、七段式、九段式、十一段式和十三段式五种。
为控制三电平变换器的中点电位平衡和提高变换器输出的波形质量，混合调制策略受到越来越多的关注。混合调制策略的内涵是在一个连续工况下，使用两种以上的调制策略。现有技术中的混合调制方法多专注于以下几种切换情况：(1)混合调制策略切换时刻冗余小矢量分配因子的取值方法。(2)两种调制方法之间的切换，例如：SVPWM和VSVPWM的混合调制方法。基于此可知，现有技术中的混合调制方法并未涉及不同段数调制方法实现的细节。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的混合调制方法并未涉及不同段数调制方法实现的细节的缺陷，从而提供一种换流器的多段式混合调制方法及系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种换流器的多段式混合调制方法，包括：建立换流器用于空间矢量调制的基本电压矢量集；根据换流器控制目标、基本电压矢量集，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式；当换流器的空间矢量调制的段式不唯一时，将全部的空间矢量调制的段式归一化后，得到基本电压矢量与作用时间关系表格；在换流器运行时，根据换流器控制目标，依据基本电压矢量与作用时间关系表格，对换流器进行多段式混合调制。
在一实施例中，建立换流器用于空间矢量调制的基本电压矢量集的过程，包括：确定换流器的多个开关状态及其对应的基本电压矢量；对每相开关状态进行编码并加和后，得到相应基本电压矢量的编码；基于基本电压矢量及其编码，建立基本电压矢量集。
在一实施例中，根据换流器控制目标、基本电压矢量集，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式过程，包括：根据换流器控制目标，确定换流器的载波形式及其时间参数；根据基本电压矢量集、换流器的载波形式及其时间参数，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式。
在一实施例中，根据基本电压矢量集、换流器的载波形式及其时间参数，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式的过程，包括：基于基本电压矢量集，建立零矢量差值函数及小矢量差值函数；根据零矢量差值函数及小矢量差值函数，确定每个扇区的调制比临界曲线；根据换流器的调制比及每个扇区的调制比临界曲线，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式。
在一实施例中，对于在下一开关周期由第一段式向第二段式切换的情况，第一段式的段数多于第二段式，将全部的空间矢量调制的段式归一化的过程，包括：将每个开关周期划分为多个空间，其中，空间个数为全部的空间矢量调制的段式中最多段式的段数；在下一开关周期，以全部空间中最中间的空间位置为中心，选取第一预设数量的空间，其中，第一预设数量为最多段式的段数与第二段式的段数之差；将第二段式的基本电压矢量按照作用顺序安插在未被选择的空间位置处；对于第二段式的基本电压矢量的作用时间进行赋值，对所选取的空间位置的作用时间赋零值。
在一实施例中，对于在下一开关周期由第三段式向第四段式切换的情况，第四段式的段数多于第三段式，将全部的空间矢量调制的段式归一化的过程，包括：在下一开关周期，对于作用时间赋零值的空间位置，对其作用时间不再赋零值；以全部空间中最中间的空间位置为中心，选取第二预设数量的空间，其中，第二预设数量为最多段式的段数与第四段式的段数之差；将第四段式的基本电压矢量按照作用顺序安插在未被选择的空间位置处；对于第四段式的基本电压矢量的作用时间进行赋值，对所选取的空间位置的作用时间赋零值。
第二方面，本发明实施例提供一种换流器的多段式混合调制系统，包括：矢量集建立模块，用于建立换流器用于空间矢量调制的基本电压矢量集；调制段式确定模块，用于根据换流器控制目标、基本电压矢量集，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式；归一化模块，用于当换流器的空间矢量调制的段式不唯一时，将全部的空间矢量调制的段式归一化后，得到基本电压矢量与作用时间关系表格；调制模块，用于在换流器运行时，根据换流器控制目标，依据基本电压矢量与作用时间关系表格，对换流器进行多段式混合调制。
第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行本发明实施例第一方面的换流器的多段式混合调制方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行本发明实施例第一方面的换流器的多段式混合调制方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的换流器的多段式混合调制方法及系统，建立换流器用于空间矢量调制的基本电压矢量集；根据换流器控制目标、基本电压矢量集，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式；当换流器的空间矢量调制的段式不唯一时，将全部的空间矢量调制的段式归一化后，得到基本电压矢量与作用时间关系表格；在换流器运行时，根据换流器控制目标，依据基本电压矢量与作用时间关系表格，对换流器进行多段式混合调制，从而实现不同段数之间的调制算法无缝切换，混合调制算法之间切换平滑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的多段式混合调制方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例提供的三电平换流器的具体电路拓扑图；
图3为本发明实施例提供的三电平换流器的空间电压矢量及A扇区虚拟矢量图；
图4为本发明实施例提供的多段式混合调制方法的另一个具体示例的流程图；
图5为本发明实施例提供的零矢量及小矢量差值函数为零的曲线；
图6为本发明实施例提供的混合调制策略精细化分区及其判断逻辑；
图7～图9分别为本发明实施例提供的七段式、九段式及十三段式的基本电压矢量；
图10为本发明实施例提供的仿真验证波形图；
图11、图12分别为本发明实施例提供的传统调制算法和混合调制算法在电机起动阶段的性能对比图；
图13为本发明实施例提供的多段式混合调制系统的一个具体示例的组成图；
图14为本发明实施例提供的计算机设备一个具体示例的组成图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种换流器的多段式混合调制方法，如图1所示，包括：
步骤S11：建立换流器用于空间矢量调制的基本电压矢量集。
具体地，本发明实施例确定换流器的多个开关状态及其对应的基本电压矢量；对每相开关状态进行编码并加和后，得到相应基本电压矢量的编码；基于基本电压矢量及其编码，建立基本电压矢量集。
示例性地，以图2所示的三电平换流器为例，三电平空间电压矢量及A扇区虚拟矢量图如图3所示，三电平换流器共计有27个有效电压矢量，其中零矢量3个，大矢量和中矢量6个，小矢量12个。对各个开关状态进行编码，再将三相开关状态的编码加和作为基本电压矢量的编码，例如开关状态P编码为2，PPP对应编码为6，则OOO编码为3，PON编码为3，以第一扇区为例，则得基本电压矢量编码规则如下：
PPP(6)，OOO(3)，NNN(0)，OON(2)，ONN(1)，PON(3)，PPN(4)，PNN(2)，PPO(5)，POO(4)
若以嵌入式DSP芯片的PWM模块实现发波，则基本电压矢量编号相同的基本电压矢量不能出现在同一个开关周期中，否则无法通过DSP的PWM模块实现。
另外，基本电压矢量的排列不能跳跃，否则引起输出线电压的畸变进而导致逆变器输出波形质量下降或电机转矩的脉动。若PWM模块采用三角载波机型PWM波形产生，据以上原则，可有如下几种开关序列：
(1)
PPP-PPO-POO-OOO-OON-ONN-NNN-ONN-OON-OOO-POO-PPO-PPP，该开关序列共计有十三个基本电压矢量，为十三段式发波方式。
(2)
PPO-POO-OOO-OON-ONN-OON-OOO-POO-PPO，该开关序列共计有九个基本电压矢量，为九段式发波方式。
(3)
PPO-POO-OOO-OON-OOO-POO-PPO，该开关序列共计有七个基本电压矢量，为七段式发波方式。
(4)
POO-OOO-OON-OOO-POO，该开关序列共计有五个基本电压矢量，为五段式发波方式。
步骤S12：根据换流器控制目标、基本电压矢量集，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式。
具体地，本发明实施例根据换流器控制目标，确定换流器的载波形式及其时间参数；根据基本电压矢量集、换流器的载波形式及其时间参数，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式。
示例性地，DSP的PWM模块中设置锯齿载波或三角载波，本发明实施例以三角载波为例进行说明，但所设计方法也适用于锯齿载波的情形。
具体地，如图4所示，根据基本电压矢量集、换流器的载波形式及其时间参数，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式的过程，包括：
步骤S21：基于基本电压矢量集，建立零矢量差值函数及小矢量差值函数。
具体地，为防止功率器件尚未完全导通时进行关断动作而造成开关失效，应对器件的导通时间加以限制，称为最小脉宽限制。而最小脉宽则指，一个基波周期内PWM脉冲序列中，脉冲宽度最小值。当PWM序列中，脉冲宽度最小值低于最小脉宽限制时，则存在窄脉冲问题。而序列中基本矢量编号最大和最小位置易出现窄脉冲，即零矢量和小矢量位置易出现窄脉冲。
由于功率器件存在开关时间，因此小于开关时间的脉宽无法实现，进而限制了基本矢量序列可实现性。定义某电压矢量序列最小脉宽低于开关时间的空间平面区域为限制区，在限制区将出现窄脉冲问题，
基于此，建立零矢量差值函数及小矢量差值函数：
Figure BDA0004026808050000091
Figure BDA0004026808050000092
式中，Tz0、Ts1和Tzs2分别为虚拟零矢量和两个相邻虚拟小矢量的作用时间。
步骤S22：根据零矢量差值函数及小矢量差值函数，确定每个扇区的调制比临界曲线。
为分析零矢量和小矢量限制区互补作用，利用式(1)、式(2)绘制两种基本矢量序列差值函数为零的等高线，如图5所示。
图5中，曲线1、曲线2和曲线3分别为零矢量、小矢量ONN和小矢量PPO差值函数为零的曲线。曲线1上方为零矢量限制区，曲线2和曲线3下方为小矢量限制区。由此可知，为避免出现限制区，在曲线2和曲线3交点以下区域需使用零矢量PPP、NNN作为序列的首尾。而在交点上方即可使用小矢量为序列首尾。这种按区域不同设计不同序列结构的调制策略，称为混合调制策略。
步骤S23：根据换流器的调制比及每个扇区的调制比临界曲线，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式。
基于图5，低调制比区精细化分区如图6所示，其序列及最小脉宽位置如表1所示。A1区三种序列的分界线可设置如图6所示。其中，序列1和序列2、序列3之间可使用调制比作为分界线。图6中边界1即为图5中曲线2和曲线3交点处调制比。
表1
Figure BDA0004026808050000101
基于上述确定的段式有七段式(图7)、九段式(图8)及十三段式(图9)。
需要说明的是，本发明实施例提供的多段式混合调制方法不仅限于步骤S21～步骤S23所提及的多段式，在此不作限制。
步骤S13：当换流器的空间矢量调制的段式不唯一时，将全部的空间矢量调制的段式归一化后，得到基本电压矢量与作用时间关系表格。
示例性地，在三电平的调制算法中，通常需要利用基本小矢量的冗余性，而五段式不具备小矢量的冗余性，因此混合调制通常指十三段式、九段式及七段式这三种开关序列的互相切换。对于这三种混合调制时，统一按照十三段式发波方式对基本电压矢量进行赋值，在十三段向九段式或七段式切换时，则考虑将多出的段数的作用时间进行赋零操作，比如十三段向九段式切换时则需要对其中特定位置的四个段数作用时间附零。由于空间平面内六个扇区的基本矢量分布规律具有对称性，依据上述设计原则可以对其他扇区基本矢量进行排布。至此，可以得到全空间平面内混合调制算法及其互相平滑切换的方法。
具体地，对于在下一开关周期由第一段式向第二段式切换的情况，第一段式的段数多于第二段式，将全部的空间矢量调制的段式归一化的过程，包括：
(1)将每个开关周期划分为多个空间，其中，空间个数为全部的空间矢量调制的段式中最多段式的段数；
(2)在下一开关周期，以全部空间中最中间的空间位置为中心，选取第一预设数量的空间，其中，第一预设数量为最多段式的段数与第二段式的段数之差；
(3)将第二段式的基本电压矢量按照作用顺序安插在未被选择的空间位置处；
(4)对于第二段式的基本电压矢量的作用时间进行赋值，对所选取的空间位置的作用时间赋零值。
具体地，以十三段式向七段式切换为例进行说明。假设三电平换流器混合调制包括七段式(图7)、九段式(图8)及十三段式(图9)，则十三段式为最多段数，则：
(1)将每个开关周期分为如图9所示的13个空间；
(2)当十三段式向七段式切换时，由于十三段式比七段式多6段，则以图9中十三段式的最中间的空间位置为中心，对称选取6个空间，即以图9中NNN矢量所在空间位置为中心，左右分别选择三个空间，为了发波的连续性，选取OOO、OON、ONN所在的空间位置；
(3)在下一开关周期时，将图7所示的基本电压矢量顺序安插在图9中未被选择的空间，即图7的POO、OOO、OON、ONN分别安插在图9中的PPP、PPO、POO、NNN的空间位置；
(4)安插完成后，对POO、OOO、OON、ONN的作用时间赋值，对所选取的空间位置的作用时间赋零值，即OOO、OON、ONN的作用时间赋零值。
具体地，对于在下一开关周期由第三段式向第四段式切换的情况，第四段式的段数多于第三段式，将全部的空间矢量调制的段式归一化的过程，包括：
(1)在下一开关周期，对于作用时间赋零值的空间位置，对其作用时间不再赋零值；
(2)以全部空间中最中间的空间位置为中心，选取第二预设数量的空间，其中，第二预设数量为最多段式的段数与第四段式的段数之差；
(3)将第四段式的基本电压矢量按照作用顺序安插在未被选择的空间位置处；
(4)对于第四段式的基本电压矢量的作用时间进行赋值，对所选取的空间位置的作用时间赋零值。
具体地，以七段式向十三段式进行切换为例，假设三电平换流器混合调制包括七段式(图7)、九段式(图8)及十三段式(图9)，则十三段式为最多段数，则：
(1)由上述十三段式向七段式进行切换时，图9中的OOO、OON、ONN的作用时间被赋零值，而在应用十三段式时，图9中13个空间的作用时间都不为零，因此，OOO、OON、ONN的作用时间不再被赋零值。
(2)将十三段的基本电压矢量顺序安插至图9所示的13个空间内后，安插完成后，对图9中的PPP、PPO、POO、OOO、OON、ONN、NNN的作用时间赋值。
具体地，以七段式向九段式进行切换为例，假设三电平换流器混合调制包括七段式(图7)、九段式(图8)及十三段式(图9)，则十三段式为最多段数，则：
(1)将每个开关周期分为如图9所示的13个空间，并且由上述十三段式向七段式进行切换时，图9中的OOO、OON、ONN的作用时间被赋零值，而在应用十三段式时，图9中13个空间的作用时间都不为零，因此，OOO、OON、ONN的作用时间不再被赋零值。
(2)由于十三段式比舅段式多4段，则以图9中十三段式的最中间的空间位置为中心，对称选取4个空间，即以图9中NNN矢量所在空间位置为中心，左右分别选择两个个空间，为了发波的连续性，选取OON、ONN所在的空间位置；
(3)在下一开关周期时，将图8所示的基本电压矢量顺序安插在图9中未被选择的空间，即图7的PPO、POO、OOO、OON、ONN分别安插在图9中的PPP、PPO、POO、OOO、NNN的空间位置；
(4)安插完成后，对PPO、POO、OOO、OON、ONN的作用时间赋值，对所选取的空间位置的作用时间赋零值，即图9中的OON、ONN的作用时间赋零值。
基于上述分析，由各段式所对应的空间的作用时间及基本电压矢量，可以建立基本电压矢量与作用时间关系表格。
步骤S14：在换流器运行时，根据换流器控制目标，依据基本电压矢量与作用时间关系表格，对换流器进行多段式混合调制。
基于上述多段式混合调制方法，本发明实施例对该方法进行仿真验证，仿真图及实验波形图分别如图10所示，图11、12分别为传统调制算法和混合调制算法在电机起动阶段的性能对比。由图10～图12可知，本发明实施例首先确定一种换流器及其在一个开关周期内能够运用的最大数量有效基本电压矢量的数目。采用对称发波方式时，基本电压矢量将开关周期分成十三段。通过对十三段作用时间的灵活赋值，实现小于等于十三段的发波方式及其之间的自由切换。本发明的优点在于，可实现不同段数之间的调制算法无缝切换，混合调制算法之间切换平滑。
实施例2
本发明实施例提供一种换流器的多段式混合调制系统，如图13所示，包括：
矢量集建立模块1，用于建立换流器用于空间矢量调制的基本电压矢量集；此模块执行实施例1中的步骤S11所描述的方法，在此不再赘述。
调制段式确定模块2，用于根据换流器控制目标、基本电压矢量集，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式；此模块执行实施例1中的步骤S12所描述的方法，在此不再赘述。
归一化模块3，用于当换流器的空间矢量调制的段式不唯一时，将全部的空间矢量调制的段式归一化后，得到基本电压矢量与作用时间关系表格；此模块执行实施例1中的步骤S13所描述的方法，在此不再赘述。
调制模块4，用于在换流器运行时，根据换流器控制目标，依据基本电压矢量与作用时间关系表格，对换流器进行多段式混合调制；此模块执行实施例1中的步骤S14所描述的方法，在此不再赘述。
实施例3
本发明实施例提供一种计算机设备，如图14所示，包括：至少一个处理器401，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速RAM存储器(Ramdom Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以执行实施例1的换流器的多段式混合调制方法。存储器404中存储一组程序代码，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行实施例1的换流器的多段式混合调制方法。
其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图14中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固降硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本申请执行实施例1中的换流器的多段式混合调制方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1的换流器的多段式混合调制方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固降硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种换流器的多段式混合调制方法，其特征在于，包括：
建立所述换流器用于空间矢量调制的基本电压矢量集；
根据所述换流器控制目标、所述基本电压矢量集，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式；
当所述换流器的空间矢量调制的段式不唯一时，将全部的空间矢量调制的段式归一化后，得到基本电压矢量与作用时间关系表格；
在所述换流器运行时，根据所述换流器控制目标，依据基本电压矢量与作用时间关系表格，对所述换流器进行多段式混合调制。
2.根据权利要求1所述的换流器的多段式混合调制方法，其特征在于，建立所述换流器用于空间矢量调制的基本电压矢量集的过程，包括：
确定所述换流器的多个开关状态及其对应的基本电压矢量；
对每相开关状态进行编码并加和后，得到相应基本电压矢量的编码；
基于所述基本电压矢量及其编码，建立基本电压矢量集。
3.根据权利要求1所述的换流器的多段式混合调制方法，其特征在于，根据所述换流器控制目标、所述基本电压矢量集，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式过程，包括：
根据所述换流器控制目标，确定换流器的载波形式及其时间参数；
根据所述基本电压矢量集、所述换流器的载波形式及其时间参数，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式。
4.根据权利要求1所述的换流器的多段式混合调制方法，其特征在于，根据所述基本电压矢量集、所述换流器的载波形式及其时间参数，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式的过程，包括：
基于所述基本电压矢量集，建立零矢量差值函数及小矢量差值函数；
根据所述零矢量差值函数及小矢量差值函数，确定每个扇区的调制比临界曲线；
根据所述换流器的调制比及所述每个扇区的调制比临界曲线，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式。
5.根据权利要求1所述的换流器的多段式混合调制方法，其特征在于，对于在下一开关周期由第一段式向第二段式切换的情况，所述第一段式的段数多于第二段式，将全部的空间矢量调制的段式归一化的过程，包括：
将每个开关周期划分为多个空间，其中，空间个数为全部的空间矢量调制的段式中最多段式的段数；
在下一开关周期，以全部空间中最中间的空间位置为中心，选取第一预设数量的空间，其中，第一预设数量为最多段式的段数与第二段式的段数之差；
将第二段式的基本电压矢量按照作用顺序安插在未被选择的空间位置处；
对于第二段式的基本电压矢量的作用时间进行赋值，对所选取的空间位置的作用时间赋零值。
6.根据权利要求5所述的换流器的多段式混合调制方法，其特征在于，对于在下一开关周期由第三段式向第四段式切换的情况，所述第四段式的段数多于第三段式，将全部的空间矢量调制的段式归一化的过程，包括：
在下一开关周期，对于作用时间赋零值的空间位置，对其作用时间不再赋零值；
以全部空间中最中间的空间位置为中心，选取第二预设数量的空间，其中，第二预设数量为最多段式的段数与第四段式的段数之差；
将第四段式的基本电压矢量按照作用顺序安插在未被选择的空间位置处；
对于第四段式的基本电压矢量的作用时间进行赋值，对所选取的空间位置的作用时间赋零值。
7.一种换流器的多段式混合调制系统，其特征在于，包括：
矢量集建立模块，用于建立所述换流器用于空间矢量调制的基本电压矢量集；
调制段式确定模块，用于根据所述换流器控制目标、所述基本电压矢量集，确定每个开关周期内空间矢量调制的段式；
归一化模块，用于当所述换流器的空间矢量调制的段式不唯一时，将全部的空间矢量调制的段式归一化后，得到基本电压矢量与作用时间关系表格；
调制模块，用于在所述换流器运行时，根据所述换流器控制目标，依据基本电压矢量与作用时间关系表格，对所述换流器进行多段式混合调制。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-6中任一所述的换流器的多段式混合调制方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-6中任一所述的换流器的多段式混合调制方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103414365A (zh) * 2013-07-05 2013-11-27 东南大学 一种二极管钳位型五电平逆变器矢量序列选择方法
DE102015113798A1 (de) * 2015-08-20 2017-02-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug, Elektrofahrzeug und Verfahren zum Antreiben eines solchen
US9871436B1 (en) * 2016-11-15 2018-01-16 Toshiba International Corporation Three-phase three-level inverter with reduced common mode leakage current
CN114499248A (zh) * 2022-01-21 2022-05-13 郑州轻工业大学 一种新的混合多矢量调制mpc方法
CN114884383A (zh) * 2022-06-09 2022-08-09 山东建筑大学 一种简化型三电平逆变器的广义虚拟矢量调制方法及系统
CN114977846A (zh) * 2022-06-27 2022-08-30 广州工程技术职业学院 Vienna整流器的空间矢量调制方法及装置、设备、存储介质

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103414365A (zh) * 2013-07-05 2013-11-27 东南大学 一种二极管钳位型五电平逆变器矢量序列选择方法
DE102015113798A1 (de) * 2015-08-20 2017-02-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug, Elektrofahrzeug und Verfahren zum Antreiben eines solchen
US9871436B1 (en) * 2016-11-15 2018-01-16 Toshiba International Corporation Three-phase three-level inverter with reduced common mode leakage current
CN114499248A (zh) * 2022-01-21 2022-05-13 郑州轻工业大学 一种新的混合多矢量调制mpc方法
CN114884383A (zh) * 2022-06-09 2022-08-09 山东建筑大学 一种简化型三电平逆变器的广义虚拟矢量调制方法及系统
CN114977846A (zh) * 2022-06-27 2022-08-30 广州工程技术职业学院 Vienna整流器的空间矢量调制方法及装置、设备、存储介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李凯锋;朱春毅;邢卫宏;杨培;: "基于gh坐标系的三电平变频器SVPWM混合调制策略", 电气应用, no. 09, 5 May 2016 (2016-05-05), pages 20 - 24 *
李文善等: "高频三电平低调制比区窄脉冲抑制混合调制策略", 电机与控制学报, vol. 25, no. 12, 12 January 2022 (2022-01-12), pages 116 - 125 *

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