[發明專利]一種空間矢量脈寬調制方法及設備

有效

• 申請號: 201611032397.8
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106788121B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 李云歡
• 申請（專利權）人: 廣州視源電子科技股份有限公司
• 主分類號: H02P27/12
• 分類號: H02P27/12
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明公開了一種空間矢量脈寬調制方法，其包括以下步驟：獲取三角波信號、待調制的三相電壓信號以及電機的當前轉子角度；當檢測到三角波信號為從波谷向波峰行進時，根據電機的當前轉子角度以及三相電壓信號的各自當前幅值生成相應的第一比較值，并根據第一比較值與三角波的當前幅值得到相應的當前電平；當檢測到三角波信號為從波峰向波谷行進時，根據電機的當前轉子角度以及三相電壓信號的各自當前幅值生成相應的第二比較值，并根據第二比較值與三角波的當前幅值得到相應的當前電平；其中，第一比較值與第二比較值不相等。本發明還公開了一種空間矢量調制設備。本發明能夠調制輸出有效貼近正弦波的脈寬調制波。

技術領域

本發明涉及信號調制技術領域，尤其涉及一種空間矢量脈寬調制方法及設備。

背景技術

空間矢量脈寬調制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)是近年發展的一種比較新的控制方法，是由三相功率逆變器的六個功率開關元件組成的特定開關模式產生的脈寬調制波，能夠使輸出的脈寬調制波盡可能接近于理想的正弦波形。SVPWM與傳統的正弦脈寬調制(Sinusoidal Pulse Width Modulation，SPWM)不同，它是從三相輸出電壓的整體效果出發，著眼于如何使電機獲得理想圓形磁鏈軌跡。SVPWM技術與SPWM相比較，繞組電流波形的諧波成分小，使得電機轉矩脈動降低，旋轉磁場更逼近圓形，而且使直流母線電壓的利用率有了很大提高，且更易于實現數字化。而且采用SVPWM算法可使逆變器輸出線電壓幅值最大達到Ud,比常規SPWM法提高了約15.47％，因此目前無論在電機的開環調速系統或是電機的閉環調速系統中均得到廣泛的應用。

SVPWM的理論基礎是平均值等效原理，即在一個開關周期內通過對基本電壓矢量加以組合，使其平均值與給定電壓矢量相等。在某個時刻，電壓矢量旋轉到某個區域中，可由組成這個區域的兩個相鄰的非零矢量和零矢量在時間上的不同組合來得到。兩個矢量的作用時間在一個采樣周期內分多次施加(即多次控制開關元件的通斷狀態以及控制開關元件的通斷的持續時間)，從而控制各個電壓矢量的作用時間，使電壓空間矢量接近按圓軌跡旋轉，通過逆變器的不同開關狀態所產生的實際磁通去逼近理想磁通圓，并由兩者的比較結果來決定逆變器的開關狀態，從而形成脈寬調制波。

但是在實際工程應用中需要，因為需要較高的脈寬調制波的頻率才能得到比較接近正弦波形的脈寬調制波，而這往往需要采用很高的開關頻率才能保證良好的調制性能，但是高開關頻率會帶來嚴重的開關損耗，導致功率器件發熱，帶來的是高昂的散熱設計、功率器件的壽命也會顯著降低，因此在實際應用中要解決這一難題一般是通過降低開關次數或者是降低每次開關損耗這兩種方式來達到的。其中，降低開關次數的出發點是在保證調制性能的前提下，盡可能地降低開關次數，從而到達降低開關損耗的目的，其基本原理是將基本矢量作用順序的分配原則選定為：在每次開關狀態轉換時，只改變其中一相的開關狀態，并且對零矢量在時間上進行了平均分配，以使產生的脈寬調制波對稱，從而有效地降低脈寬調制波的諧波分量。例如其中的一種典型的方法——五段式SVPWM調制方法，其相對于七段式SVPWM調制方法在一個發波周期內三相中只有兩相發生開關動作，所以能夠將開關次數降低了三分之一。而降低每次開關損耗的出發點是降低開關管的導通損耗和關斷損耗，降低母線電壓和實現軟開關是目前比較典型的技術方案。

但是上述兩種方式都是直接根據逆變器當前輸出的三相正弦波電壓計算得到比較值，并且正弦波前半周期和正弦波后半周期的比較值相等，即在一個三相正弦波的周期內計算一次比較值，這樣輸出的波形并不能很好地貼近正弦波。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種能夠輸出更加貼近正弦波的脈寬調制波的空間矢量脈寬調制方法及設備。