[發明專利]基于五相六線拓撲的相鄰五矢量SVPWM方法

有效

• 申請號: 201310010906.7
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103051273A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 鄭萍;王鵬飛;隋義;吳帆;于斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02M7/48
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及基于五相六線拓撲的相鄰五矢量SVPWM方法，屬于電機控制領域。

背景技術

多相容錯電機可以實現低壓大功率，具有功率密度高、轉矩波動低、容錯能力強等優點，正受到越來越廣泛的關注。折衷考慮成本、復雜程度以及性能，五相電機是最優的選擇之一。電機控制中，忽略定子電阻，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的關系為以五相電機為例，當電動機由五相對稱正弦電壓供電時，合成的定子磁鏈幅值恒定，且以同步轉速旋轉。

隨著電機相數的增多，電機相與相之間參數不對稱的可能性增大。電機參數不對稱時，傳統的五相五線拓撲結構下的SVPWM方法輸出的相電壓中存在零序分量。由于該方法不能對零序分量獨立控制，故無法輸出對稱的五相相電壓。另外，傳統的SVPWM方法利用相鄰的幅值最大的兩個作用矢量合成參考電壓空間矢量，五相逆變器輸出的相電壓中存在三次、七次等低次諧波，導致控制性能變差。

發明內容

本發明目的是為了解決傳統的五相五線拓撲結構下的SVPWM方法輸出的相電壓中存在零序分量，五相逆變器輸出的相電壓中存在三次、七次等低次諧波，導致控制性能變差的問題，提供了一種基于五相六線拓撲的相鄰五矢量SVPWM方法。

本發明所述基于五相六線拓撲的相鄰五矢量SVPWM方法，所述五相六線拓撲中由12個功率開關管構成六個橋臂，其中：A相、B相、C相、D相和E相橋臂的中點分別接電機的輸入端，F相橋臂的中點直接接至電機負載的中性點n，

該方法包括以下步驟：

步驟一、進行SVPWM調制的五相六線拓撲中的12個功率開關管共有64種開關狀態，計算所述64種開關狀態對應的電壓空間矢量，獲取64個電壓空間矢量；

步驟二、判斷參考電壓空間矢量的位置，根據參考電壓空間矢量的位置來選擇五個相鄰非零電壓空間矢量及兩個零矢量作為作用矢量，所述五個相鄰非零電壓空間矢量及兩個零矢量取自64個電壓空間矢量；

步驟三、計算所述作用矢量的作用時間；

步驟四、根據作用矢量及作用時間，采用對稱調制模式輸出橋臂開關信號，實現SVPWM調制。

本發明的優點：本發明提出五相六線拓撲下的相鄰五矢量SVPWM方法。五相六線拓撲逆變器中，增加的一相橋臂輸出接至負載的中性點，從而實現對逆變器輸出相電壓中的零序分量獨立控制的目的，解決了傳統SVPWM方法在負載不平衡條件下失效的問題。另外，將傳統的相鄰二矢量法直接擴展到五相六線逆變器的SVPWM算法中，每一開關狀態對應的電壓空間矢量在合成基波空間α1β1z內的參考電壓空間矢量的同時，會在與之正交的三次諧波平面α3β3上產生伴生矢量。這正是相鄰二矢量法相電壓中存在三次、七次等諧波成分的原因。本發明充分利用五相六線逆變器的控制自由度，每一PWM周期選取α1β1z空間內相鄰五個非零電壓空間矢量作為作用矢量，同時，利用原來在α1β1z空間內相鄰的五個非零作用矢量在α3β3平面上的位置關系發生變化這一特點，實現合成α1β1z空間內的參考電壓空間矢量同時，作用矢量在α3β3平面的投影的矢量和為零，從而達到消除相電壓中的三次、七次等諧波成分的目的，提高系統的控制性能。

附圖說明

圖1是本發明所述基于五相六線拓撲結構示意圖；

圖2是64個電壓空間矢量在α1β1平面上的投影示意圖；

圖3是逆變器64種開關狀態對應的α3β3平面上的電壓空間矢量圖；

圖4至圖7是具體實施例中第1個三棱柱內可選擇的四種作用矢量組合示意圖；

圖8是具體實施例中所選擇的作用矢量在α3β3平面上的分布圖；

圖9是一個PWM周期內對稱調制模式下橋臂開關信號波形圖；

圖10是基于五相六線拓撲的相鄰五矢量SVPWM方法的流程圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1和圖10說明本實施方式，本實施方式所述基于五相六線拓撲的相鄰五矢量SVPWM方法，所述五相六線拓撲中由12個功率開關管構成六個橋臂，其中：A相、B相、C相、D相和E相橋臂的中點分別接電機的輸入端，F相橋臂的中點直接接至電機負載的中性點n，

該方法包括以下步驟：

步驟一、進行SVPWM調制的五相六線拓撲中的12個功率開關管共有64種開關狀態，計算所述64種開關狀態對應的電壓空間矢量，獲取64個電壓空間矢量；