[發(fā)明專利]一種兩電平SVPWM過調(diào)制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210098738.7
• 申請(qǐng)日: 2012-04-06
• 公開（公告）號(hào): CN102629850A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊大成;周志宇;尚敬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): H02P27/12
• 分類號(hào): H02P27/12
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空間矢量脈寬調(diào)制方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的兩電平空間矢量脈寬調(diào)制的簡(jiǎn)易過調(diào)制方法。

背景技術(shù)

脈沖寬度調(diào)制(PWM，Pulse?Width?Modulation)是交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分，該部分的功能是根據(jù)輸入的參考電壓矢量和當(dāng)前直流母線電壓，調(diào)節(jié)控制主回路功率半導(dǎo)體器件通斷的脈沖信號(hào)的寬度，使主回路輸出的基波電壓等于輸入的參考電壓矢量。而空間矢量脈沖寬度調(diào)制(SVPWM，Space?Vector?Pulse?Width?Modulation)是基于電機(jī)磁鏈軌跡跟蹤的控制思想得到的一種PWM方法。

根據(jù)調(diào)制比的不同，SVPWM可以分為線性調(diào)制和過調(diào)制。如附圖1所示，該圖為線性調(diào)制與過調(diào)制分區(qū)示意圖。圖中，區(qū)域S1為線性調(diào)制區(qū)，區(qū)域S2為過調(diào)制區(qū)。當(dāng)參考電壓矢量位于電壓控件矢量平面六邊形內(nèi)切圓以內(nèi)時(shí)，SVPWM處于線性調(diào)制區(qū)域，如附圖1所示的斜線部分。此時(shí)逆變器的輸出電壓與參考電壓矢量的幅值和相位相同，輸出電壓的軌跡為圓形，輸出的線電壓波形為正弦波。當(dāng)增大調(diào)制比時(shí)，SVPWM進(jìn)入過調(diào)制區(qū)域，此時(shí)參考電壓矢量的軌跡一部分位于基本矢量所構(gòu)成的六邊形內(nèi)，一部分位于六邊形外。當(dāng)參考電壓矢量位于六邊形外時(shí)，逆變器將無法輸出與參考電壓矢量相同大小的電壓，輸出電壓的軌跡不再為圓形，輸出的線電壓波形也不再為正弦波。

如附圖2所示，三相橋式電壓型逆變器共有八種開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)三個(gè)橋臂開關(guān)的不同組合，逆變器共可以輸出八個(gè)基本電壓矢量，包括六個(gè)非零矢量(U₁～U₆)和兩個(gè)零矢量(U₀，U₇)。當(dāng)給定電壓矢量的幅值達(dá)到六邊形的內(nèi)切圓時(shí)，線性調(diào)制區(qū)結(jié)束；當(dāng)給定電壓矢量的幅值超過六邊形的內(nèi)切圓時(shí)，則需要進(jìn)行過調(diào)制。

目前提出的空間電壓矢量過調(diào)制方法有許多，其算法的復(fù)雜程度和效果各不相同。總體上來說，可以歸結(jié)為兩類，一是雙模式控制，將整個(gè)過調(diào)制區(qū)域分為兩部分；二是單模式控制，將過調(diào)制區(qū)域視為一個(gè)整體。其中，雙模式控制方法具體的實(shí)現(xiàn)過程復(fù)雜，需要根據(jù)調(diào)制比判斷參考矢量所在的過調(diào)區(qū)域，計(jì)算參考角或者保持角，并根據(jù)其對(duì)參考電壓進(jìn)行幅值和相角的修正，重新計(jì)算基本矢量的作用時(shí)間。而單模式控制方法的實(shí)現(xiàn)過程簡(jiǎn)單，但是傳統(tǒng)的單模式控制方法的控制精度低，輸出電壓低，控制可靠性不高、電壓的連續(xù)性不好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種兩電平SVPWM過調(diào)制方法，該方法使SVPWM過調(diào)制計(jì)算簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、控制可靠，同時(shí)又有具有較高的精度。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種兩電平SVPWM過調(diào)制方法的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種兩電平SVPWM過調(diào)制方法，包括以下步驟：

S101：在每60°的扇區(qū)內(nèi)，將給定參考電壓矢量的軌跡分成三個(gè)設(shè)定的區(qū)段，分別為過調(diào)制I區(qū)、過調(diào)制II區(qū)和過調(diào)制III區(qū)；

S102：利用線性調(diào)制計(jì)算基本矢量的作用時(shí)間；

S103：利用基本矢量中零矢量的作用時(shí)間判斷過調(diào)制的起點(diǎn)，若利用線性調(diào)制計(jì)算出的零矢量作用時(shí)間小于或者等于零，則開始進(jìn)行過調(diào)制計(jì)算；

S104：開始進(jìn)行過調(diào)制計(jì)算，利用步驟S102中計(jì)算得到的基本矢量作用時(shí)間來判斷給定參考電壓矢量所處的區(qū)段，并根據(jù)給定參考電壓矢量所處區(qū)段的判斷值來直接修正每個(gè)扇區(qū)基本矢量的作用時(shí)間。

作為本發(fā)明一種兩電平SVPWM過調(diào)制方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S101中設(shè)定的區(qū)段分為過調(diào)制I區(qū)、過調(diào)制II區(qū)上部、過調(diào)制II區(qū)下部、過調(diào)制III區(qū)上部和過調(diào)制III區(qū)下部，當(dāng)基本矢量位于過調(diào)制I區(qū)時(shí)，kT_i+1≤T_i≤T_i+1/k；當(dāng)基本矢量位于過調(diào)制II區(qū)上部時(shí)，T_i+1≥T_i，且T_i+1＜T_s；當(dāng)基本矢量位于過調(diào)制II區(qū)下部時(shí)，T_i＞T_i+1，且T_i＜T_s；當(dāng)基本矢量位于過調(diào)制III區(qū)上部時(shí)，T_i+1≥T_i，且T_i+1≥T_s；當(dāng)基本矢量位于過調(diào)制III區(qū)下部時(shí)，T_i＞T_i+1，且T_i≥T_s；