[實用新型]一種七段式SVPWM調制系統

有效

• 申請號: 201720191533.1
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN206533301U
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 陸原;張軍偉;馬東;趙江峰;劉泰廷
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: H02M7/5395
• 分類號: H02M7/5395;H02M7/5387
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司13112
• 代理人: 胡素梅,胡澎

技術領域

本實用新型涉及PWM調制技術領域，具體地說是一種七段式SVPWM調制系統。

背景技術

三相逆變是通過逆變電路把直流電轉變成三相交流電的過程，三相逆變在新能源的開發、電力有源濾波器、無功發生器、光伏、風能、儲能電池等設備中被廣泛應用。三相逆變通常采用如圖1所示的逆變橋電路(或稱逆變器電路)，在逆變橋電路中具有六只功率開關器件T1～T6，C₁～C₆分別是六只功率開關器件的驅動信號，u、v、w為逆變橋電路輸出的三相相電壓，U_dc是逆變橋電路的直流電壓。通過控制電路對逆變橋電路進行有序控制，使逆變橋電路輸出三相交流電。

SVPWM(空間矢量脈寬調制，Space Vector Pulse Width Modulation)調制技術是在三相逆變過程中，產生三相逆變橋電路中六只功率開關器件的驅動信號C₁～C₆，用所產生的驅動信號控制六只功率開關器件，最終使逆變電路輸出三相交流電。

將逆變電路輸出的三相相電壓u、v、w分別加在空間上互差120°的三相平面靜止坐標系上，可以定義三個電壓空間矢量u(t)、v(t)、w(t)，它們的方向始終在各相的軸線上，而大小則隨時間按正弦規律做變化，時間相位互差120°，如圖2所示。假設U_m為相電壓的有效值，f為電源頻率，則有：

u(t)＝U_mcos(θ)(1)

v(t)＝U_mcos(θ-2π/3) (2)

w(t)＝U_mcos(θ+2π/3) (3)

其中，θ＝2πft＝ωt，三相電壓空間矢量相加的合成空間矢量U(t)可以表示為：

可見，U(t)是一個旋轉的空間矢量，它的幅值為相電壓峰值U_m的1.5倍，且以角頻率ω＝2πf按逆時針方向勻速旋轉；空間矢量U(t)在三相坐標軸上的投影就是對稱的三相正弦量。

三相逆變的原理就是使圖1中逆變橋電路輸出的u、v、w合成的矢量V_ref盡量模擬圖2中的矢量圓。在圖1中，六只功率開關器件可分為三個橋臂，分別為u臂、v臂和w臂，三個橋臂均工作在開關狀態；每一橋臂的兩器件不能全通，也不能全閉；定義上開下關為1，上關下開為0。這樣，u臂、v臂、w臂的工作狀態可分為(001)、(010)、(011)、(100)、(101)、(110)六個基本矢量，以及(000)、(111)兩個零矢量。可以理解零矢量時逆變橋電路不輸出能量，六個基本矢量組成了基本矢量空間。六個基本矢量把基本矢量空間分割成六個區間：它們分別是Ⅰ、Ⅱ、III、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ區間，如圖3所示。把一個輸出逆變周期等分成六個扇區，一個扇區分成n等分，每一份就是一個調制周期(或稱開關周期)，即：一個扇區內包含n個調制周期。

結合圖4，SVPWM調制原理的四個基本公式如下：

T_s＝T_k+T_k+1+T₀(6)