[發明專利]一種基于映射原理的空間矢量脈沖寬度調制方法

有效

• 申請號: 201310609201.7
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103715926A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 李毅拓;李建冬
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

1.一種基于映射原理的空間矢量脈沖寬度調制方法，其特征在于本方法的具體步驟為：

第一步?搭建空間矢量逆變系統

空間矢量逆變器系統，包括：直流電源，三相橋式逆變器，控制器、驅動電路和空間矢量模塊；所述直流電源為蓄電池或超級電容，三相橋式逆變器由六個可控開關器件組成，空間矢量模塊的功能為：根據輸入的電壓矢量計算三相橋式逆變器各相的占空比；其中直流電源的正負極與三相橋式逆變器直流母線的正負極相連，驅動電路的輸出端與三相橋式逆變器的控制信號輸入端相連，控制器的輸出端與驅動電路的輸入端相連，空間矢量模塊置于控制器中；

第二步??空間矢量模塊處理輸入電壓

空間矢量模塊的輸入電壓矢量應基于兩相靜止坐標系（α，β），即給定的空間電壓矢量表述為α，β軸的電壓，分別為u_α0，u_β0；而三相橋式逆變器直流母線電壓udc的0.866倍為三相橋式逆變器所能達到的最大線性調制范圍，因此以其為基準對u_α0，u_β0進行標幺化處理；

u_α=?u_α0/(0.866×udc)

u_β=?u_β0/(0.866×udc)

其中，u_α，u_β分別為標幺化處理后的α，β軸給定電壓矢量；

第三步?空間矢量模塊映射變換α，β軸電壓

根據映射原理，將u_α，u_β進行映射，使其變換到三相靜止坐標系（a，b，c）下；具體地，空間矢量模塊將u_α，u_β分別投射到三相靜止坐標系（a，b，c）中的a，b兩相，而c相電壓為0；具體地

ua=u_α

ub=-0.5u_α﹢0.866u_β

uc=0

其中，ua，ub，uc分別為映射變換后的a，b，c三相的電壓；

第四步?空間矢量模塊非負處理a，b，c三相電壓

當ua，ub，uc存在負值時，需要對其進行非負處理；由于疊加零矢量不會影響原空間矢量的實現，因此采取在各相電壓值上疊加等量數值的方式進行非負處理；

具體地，空間矢量模塊分別對a，b兩相的電壓值進行非負判斷，首先進行初級非負處理，如果ua<0,則

ua0=ua-ua

ub0=ub-ua

uc0=uc-ua

其中，ua0，ub0，uc0為初級非負處理后的a，b，c三相電壓；

進行進一步判斷，如果ub0<0,則

ua1=ua0-ub0

ub1=ub0-ub0

uc1=uc0-ub0

其中，ua1，ub1，uc1為次級非負處理后的a，b，c三相電壓；

經過兩級非負處理之后，a，b，c三相的電壓值均大于等于0；

第五步?空間矢量模塊歸一化處理a，b，c三相電壓

當給定的電壓矢量超出三相橋式逆變器的線性輸出范圍時，需要對ua1，ub1，uc1進行歸一化處理；

具體地，空間矢量模塊首先計算ua1，ub1，uc1中的最大值u_m1；

um1=max（ua1，ub1，uc1）

并判斷um1是否大于1,如果um1>1則說明給定的電壓矢量超出了三相橋式逆變器的線性輸出范圍，需要對ua1，ub1，uc1進行等比例縮小,即

ua2=ua1/um1

ub2=ub1/um1

uc2=uc1/um1

其中，ua2，ub2，uc2為經過歸一化處理的a，b，c三相電壓；

第六步?空間矢量模塊計算最終占空比

空間矢量模塊判斷ua2，ub2，uc2中的最大值um2是否小于1；

um2=max（ua2，ub2，uc2）

如果u_m2<1，則說明需要填充零矢量；對于三相橋式逆變器，零矢量有兩種，一種為三相橋式逆變器的上橋臂全部導通，下橋臂全部關斷；第二種為三相橋式逆變器的三相橋臂的上橋臂全部關斷，下橋臂全部導通；在上述兩種情況下，三相電壓均為0，因此為零矢量；

為達到最大的電壓利用率，兩種零矢量的填充比例為1:1,此時k=0.5；具體地

ua3=ua2+k(1-um2)

ub3=ub2+k(1-um2)

uc3=uc2+k(1-um2)

其中，ua3，ub3，uc3為給定電壓矢量所需要三相電壓的占空比；

由此得到的ua3，ub3，uc3為給定電壓矢量所需要三相電壓的占空比，控制器利用計算出的占空比輸出正確的控制脈沖，經驅動電路放大之后控制三相橋式逆變器產生需要的空間矢量。