[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种三角形连接级联H桥逆变器的空间矢量调制方法，该空间矢量调制方法构思巧妙，易于控制和实施。
[0007] 发明的技术解决方案如下：
[0008] 一种三角形连接级联H桥逆变器的空间矢量调制方法，在α′-β′坐标系下，建立三角形轨迹模型，所述的三角形轨迹模型是指三角形连接方式下2n个H桥级联(即每相均由2n个H桥级联而成)的多电平逆变器输出电压空间矢量轨迹模型，由下式表征：
[0009]
[0010] 其中，α′-β′坐标系中的基本矢量的表达式为：
[0011] 式中，a，b和c分别表示开关状态矢量(a，b，c)的三个分量；
[0012] m表示三角形连接方式线电压调制系数；
[0013] 基于三角形轨迹模型对三角形连接级联H桥逆变器实施空间矢量调制；
[0014] 将三角形轨迹模型等效为星型轨迹模型，如下：
[0015]
[0016] m′表示星形连接方式相电压调制系数，有
[0017] 星型轨迹模型是指星形连接方式下n个H桥级联(即每相均由n个H桥级联而成)的多电平逆变器输出电压空间矢量轨迹模型；
[0018] 根据三角形轨迹模型与星型轨迹模型的等效关系，故基于星型轨迹模型实现对三角形连接级联H桥逆变器实施空间矢量调制。
[0019] 对星形连接级联H桥多电平逆变器输出参考电压空间矢量轨迹模型进行采样，计算最靠近采样参考矢量Vr(αpr′，βpr′)的三个基本矢量，并把这三个基本矢量作为等效基本矢量，利用伏秒平衡原理计算合成采样参考矢量的等效基本矢量作用时间，直接利用基本
矢量作为三角形连接级联H桥逆变器各相的控制信号；
[0020] 其中，Vr(αpr′，βpr′)中的Vr表示参考矢量名，(αpr′，βpr′)表示参考矢量的坐标。
[0021] 计算最靠近采样参考矢量的基本矢量的方法为：分别对参考电压矢量Vr的坐标分量进行取整得基本矢量V0(α0′，β0′)，其中：α0′＝floor(αpr′)，β0′＝floor(βpr′)；floor(*)为向下取整函数；
[0022] 基本矢量包括V0(α0′，β0′)、V1(α0′+1，β0′)、V2(α0′，β0′+1)，V3(α0′+1，β0′+1)；
[0023] 第一种情况：当(αpr′-α0′)+(βpr′-β0′)≤1时，用基本矢量V0、V1、V2分时制合成参考电压矢量Vr；“分时制”是一种计算方法，不是简单的组合。详见后文。
[0024] 第二种情况：当(αpr′-α0′)+(βpr′-β0′)＞1时，用基本矢量V3、V1、V2分时制合成参考电压矢量Vr。
[0025] 第一种情况：
[0026] 当利用V0、V1、V2分时制合成参考电压矢量Vr时：
[0027] (1)在基本矢量V0作用时间段，即用-β0′、α0′+β0′、-α0′分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号；
[0028] (2)基本矢量V1作用时间段，即用-β0′、α0′+β0′+1、-(α0′+1)分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号；
[0029] (3)在基本矢量V2作用时间段，即用-(β0′+1)、α0′+β0′+1、-α0′分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号。
[0030] 第二种情况：
[0031] 当利用V3、V1、V2分时制合成参考电压矢量Vr时：
[0032] (1)在基本矢量V3作用时间段，即用-(β0′+1)、α0′+β0′+2、-(α0′+1)分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号；
[0033] (2)在基本矢量V1作用时间段，即用-β0′、α0′+β0′+1、-(α0′+1)分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号；
[0034] (3)在基本矢量V2作用时间段，即用-(β0′+1)、α0′+β0′+1、-α0′分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号。
[0035] 优选的，n＝3～12。
[0036] 优选的，n＝3。
[0037] 本发明的目的是针对三角形连接的H桥级联多电平逆变器，基于α′-β′坐标下基本矢量即为线电压矢量的特点，直接使用采样所得线电压控制矢量作为三相桥臂的控制信号，实现三角形连接级联H桥多电平逆变器的控制。
[0038] 为达到上述目的，本发明的技术方案为：
[0039] 三角形连接的级联H桥多电平逆变器的一种快速空间矢量调制方法，是基于α′-β′坐标系，适用于三角形连接的级联H桥多电平逆变器的空间矢量调制方法，α′-β′坐标系是由传统α-β坐标系经过逆时针旋转45°并压缩轴向比例得到的坐标系，该坐标系的优点是基本矢量全部位于整数坐标点上，且矢量的坐标就表示线电压输出电平的值；所述快速空间矢量调制方法，基于α′-β′坐标系，计算出三角形连接级联H桥多电平逆变器的等效星形连接级联H桥多电平逆变器模型，利用该等效星形连接级联H桥多电平逆变器模型的相电压控
制信号计算矢量轨迹表达式，此矢量轨迹即为参考矢量轨迹，对参考矢量轨迹采样，并利用伏秒平衡的原理计算合成参考矢量的等效基本矢量，所得基本矢量的坐标即为线电压矢量
坐标，直接利用该线电压矢量控制三角形连接级联H桥多电平逆变器的各相，即可实现对逆变器的调制。该方法不需要计算基本矢量对应的各相的开关状态信号，不存在各相的冗余
开关状态矢量计算，大大简化了级联多电平逆变器空间矢量调制方法，且能保证三角形连
接级联H桥逆变器的三相输出电压之和在任意时刻均为零，使输出电压完全对称。三角形连接的级联H桥多电平逆变器的一种快速空间矢量调制方法，包括以下具体步骤：
[0040] 步骤一：将传统的α-β坐标系转换为α′-β′坐标系，传统空间矢量调制方法的基本矢量表达式为：
[0041]
[0042] 式(1)中，α和β分别表示α-β坐标系中基本矢量的坐标值，a、b、c分别表示级联多电平逆变器三相的相电压输出电平，从公式(1)可以看出，基本矢量(α，β)分布在非整数坐标点上，且由于公式(1)是非齐次线性方程组，开关状态矢量(a，b，c)存在冗余。
[0043] 将α-β坐标经过逆时针旋转45°并压缩轴向比例得到α′-β′坐标系，α′-β′坐标系上基本矢量的表达式为：
[0044]
[0045] 式(2)中，α′和β′分别表示α′-β′坐标系中基本矢量的坐标值，从公式(2)可以看出，基本矢量(α′，β′)分布在整数坐标点上，且α′、β′和α′+β′分别表示逆变器输出线电压的电平。
[0046] 步骤二：构造三角形连接级联H桥多电平逆变器的等效星形连接级联H桥多电平逆变器模型，根据式(2)可得，星形连接方式下n个H桥级联的多电平逆变器的相电压输出电平数为2n+1，线电压输出电平数为4n+1，因此，每一相由2n个H桥级联的三角形连接方式逆变器，其星形连接等效电路的每一相为n个H桥级联。
[0047] 步骤三：在α′-β′坐标系下，建立三角形连接方式下2n个H桥级联的多电平逆变器输出电压空间矢量轨迹模型为：
[0048]
[0049] 式中，αlr′和βlr′分别表示α′-β′坐标系中三角形连接方式逆变器线电压参考矢量的坐标值，m表示三角形连接方式线电压调制系数，调制系数m即对应不同的参考电压。αlr′和βlr′中，l表示线电压，r表示参考。
[0050] 步骤四：在α′-β′坐标系下，建立星形连接方式下n个H桥级联的多电平逆变器输出电压空间矢量轨迹模型，根据式(3)以及星形连接逆变器的相电压与线电压之间的关系可得：
[0051]
[0052] 令 可得：
[0053]
[0054] 式中，αpr′和βpr′分别表示α′--β′坐标系中星形连接方式逆变器相电压参考矢量的坐标值，m′表示星形连接方式相电压调制系数，由于0＜m′≤1，因此
[0055] 步骤五：对星形连接级联H桥多电平逆变器输出参考电压空间矢量轨迹模型(5)进行采样，计算最靠近采样参考矢量Vr(αpr′，βpr′)的三个基本矢量(此处的Vr(αpr′，βpr′)表示参考矢量，其中Vr表示参考矢量名，(αpr′，βpr′)表示参考矢量的坐标，后同)，并把这三个基本矢量作为等效基本矢量，利用伏秒平衡原理计算合成采样参考矢量的等效基本矢量作用
时间，由公式(2)可知，基本矢量的横坐标、纵坐标以及纵坐标与横坐标之和分别表示三个线电压的输出电平，因此可以直接利用基本矢量作为三角形连接级联H桥逆变器各相的控
制信号。
[0056] 计算最靠近采样参考矢量的基本矢量的方法为：分别对参考电压矢量Vr(αpr′，βpr′)向上取整和向下取整，
[0057] V0＝floor(Vr)，V3＝ceil(Vr) (6)
[0058] 式中，floor(Vr)表示对参考矢量Vr的各个分量向下取整，V0的坐标为(α0′，β0′)，即α0′＝floor(αpr′)，β0′＝floor(βpr′)，ceil(Vr)表示对参考矢量Vr的各个分量向上取整，即V3的坐标为(α0′+1，β0′+1)。以基本矢量V0和V3为对角线确定一个单位正方形，单位正方形的另外两个顶点对应的基本矢量分别为V1(α0′+1，β0′)、V2(α0′，β0′+1)，当(αpr′-α0′)+(βpr′-β0′)≤1时，根据伏秒平衡原理，用基本矢量V0、V1、V2分时制合成参考电压矢量Vr，当(αpr′-α0′)+(βpr′-β0′)＞1时，用基本矢量V3、V1、V2分时制合成参考电压矢量Vr。
[0059] 具体如下：
[0060] 第一种情况：
[0061] 当利用V0、V1、V2分时制合成参考电压矢量Vr时：
[0062] (1)在基本矢量V0作用时间段，即用-β0′、α0′+β0′、-α0′分别作为三角
[0063] 形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号；
[0064] (2)在基本矢量V1作用时间段，即用-β0′、α0′+β0′+1、-(α0′+1)分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号；
[0065] (3)在基本矢量V2作用时间段，即用-(β0′+1)、α0′+β0′+1、-α0′分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号。
[0066] 第二种情况：
[0067] 当利用V3、V1、V2分时制合成参考电压矢量Vr时：
[0068] (1)在基本矢量V3作用时间段，即用-(β0′+1)、α0′+β0′+2、-(α0′+1)分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号；
[0069] (2)在基本矢量V1作用时间段，即用-β0′、α0′+β0′+1、-(α0′+1)分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号；
[0070] (3)在基本矢量V2作用时间段，即用-(β0′+1)、α0′+β0′+1、-α0′分别作为三角形连接逆变器AB相、BC相、CA相的控制信号。
[0071] 有益效果：
[0072] 针对空间矢量调制算法随着级联单元增加，基本矢量大大增加，存在大量的冗余开关状态矢量，开关状态矢量的选择及其作用时间计算极为复杂等问题，本发明基于α′-β′坐标，利用星形连接级联多电平逆变器基本矢量的横坐标、纵坐标、横坐标与纵坐标之和分别对应三相逆变器的三个线电压矢量，以及星形连接三相逆变器的相电压与线电压的关
系，直接采用星形连接方式下合成相电压参考矢量的基本矢量作为三角形连接方式下线电
压的控制信号，该方法不需要计算基本矢量对应各相的开关状态信号，不存在计算大量的
冗余开关状态矢量，大大简化了级联多电平逆变器空间矢量调制方法。
[0073] 与现有级联多电平逆变器空间矢量调制方法相比，本发明不需要计算基本矢量对应的开关状态矢量，不存在冗余开关状态矢量，简化了计算工作量，大大提高了控制方法实现的速度。
[0074] 本发明基于α′-β′坐标下空间矢量坐标即为线电压矢量的特性，针对三角形接线方式H桥级联多电平逆变器，利用采样所得空间矢量直接实现线电压的调制。该调制方法简单，且易于拓展到n级多电平逆变器。
