专利名称：一种两电平svpwm过调制方法
技术领域：
本发明涉及一种空间矢量脉宽调制方法，尤其是涉及ー种应用于交流传动控制系统的两电平空间矢量脉宽调制的简易过调制方法。
背景技术：
脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)是交流传动控制系统中ー个重要的组成部分，该部分的功能是根据输入的參考电压矢量和当前直流母线电压，调节控制主回路功率半导体器件通断的脉冲信号的宽度，使主回路输出的基波电压等于输入的參考电压矢量。而空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM, Space Vector Pulse Width Modulation)是基于电机磁链轨迹跟踪的控制思想得到的ー种PWM方法。根据调制比的不同，SVPWM可以分为线性调制和过调制。如附图
I所示，该图为线性调制与过调制分区示意图。图中，区域SI为线性调制区，区域S2为过调制区。当參考电压矢量位于电压控件矢量平面六边形内切圆以内吋，SVPWM处于线性调制区域，如附图I所不的斜线部分。此时逆变器的输出电压与參考电压矢量的幅值和相位相同，输出电压的轨迹为圆形，输出的线电压波形为正弦波。当增大调制比吋，SVPWM进入过调制区域，此时參考电压矢量的轨迹一部分位于基本矢量所构成的六边形内，一部分位于六边形外。当參考电压矢量位于六边形外时，逆变器将无法输出与參考电压矢量相同大小的电压，输出电压的轨迹不再为圆形，输出的线电压波形也不再为正弦波。如附图2所示，三相桥式电压型逆变器共有八种开关状态，根据三个桥臂开关的不同组合，逆变器共可以输出八个基本电压矢量，包括六个非零矢量(U1-U6)和两个零矢量(Utl, U7)。当给定电压矢量的幅值达到六边形的内切圆时，线性调制区结束；当给定电压矢量的幅值超过六边形的内切圆时，则需要进行过调制。目前提出的空间电压矢量过调制方法有许多，其算法的复杂程度和效果各不相同。总体上来说，可以归结为两类，ー是双模式控制，将整个过调制区域分为两部分；ニ是单模式控制，将过调制区域视为ー个整体。其中，双模式控制方法具体的实现过程复杂，需要根据调制比判断參考矢量所在的过调区域，计算參考角或者保持角，并根据其对參考电压进行幅值和相角的修正，重新计算基本矢量的作用时间。而单模式控制方法的实现过程简単，但是传统的单模式控制方法的控制精度低，输出电压低，控制可靠性不高、电压的连续性不好。
发明内容
本发明的目的是提供一种两电平SVPWM过调制方法，该方法使SVPWM过调制计算简单、实现容易、控制可靠，同时又有具有较高的精度。为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种两电平SVPWM过调制方法的技术实现方案，一种两电平SVPWM过调制方法，包括以下步骤
SlOl :在每60°的扇区内，将给定參考电压矢量的轨迹分成三个设定的区段，分别为过调制I区、过调制II区和过调制III区；S102 :利用线性调制计算基本矢量的作用时间；S103:利用基本矢量中零矢量的作用时间判断过调制的起点，若利用线性调制计算出的零矢量作用时间小于或者等于零，则开始进行过调制计算；S104 :开始进行过调制计算，利用步骤S102中计算得到的基本矢量作用时间来判断给定参考电压矢量所处的区段，并根据给定参考电压矢量所处区段的判断值来直接修正每个扇区基本矢量的作用时间。作为本发明一种两电平SVPWM过调制方法技术方案的进一步改进，步骤SlOl中设定的区段分为过调制I区、过调制II区上部、过调制II区下部、过调制III区上部和过调制III区下部，当基本矢量位于过调制I区时，kTi+1 ^ Ti ^ Ti+1/k ;当基本矢量位于过调 制II区上部时，Ti+1彡Ti,且Ti+1 < Ts ;当基本矢量位于过调制II区下部时，Ti > Ti+1，且Ti
<Ts ;当基本矢量位于过调制III区上部时，Ti+1彡Ti,且Ti+1彡Ts ;当基本矢量位于过调制
III区下部时，Ti > Ti+1，且 Ti ^ Ts ；其中，0彡i，i+l彡7，Ts为总的作用时间，Ti和凡+1分别为基本电压矢量Ui和仏+1的作用时间。作为本发明一种两电平SVPWM过调制方法技术方案的进一步改进，步骤S102中基本矢量的作用时间根据以下正弦调制算法公式进行计算
权利要求
1.一种两电平SVPWM过调制方法，其特征在于，包括以下步骤 5101:在每60°的扇区内，将给定参考电压矢量的轨迹分成三个设定的区段，分别为过调制I区、过调制II区和过调制III区； 5102:利用线性调制计算基本矢量的作用时间； S103:利用基本矢量中零矢量的作用时间判断过调制的起点，若利用线性调制计算出的零矢量作用时间小于或者等于零，则开始进行过调制计算； S104 :开始进行过调制计算，利用步骤S102中计算得到的基本矢量作用时间来判断给定参考电压矢量所处的区段，并根据给定参考电压矢量所处区段的判断值来直接修正每个扇区基本矢量的作用时间。
2.根据权利要求I所述的一种两电平SVPWM过调制方法，其特征在于所述步骤SlOl中设定的过调制II区包括过调制II区上部和过调制II区下部，所述过调制III区包括过调制III区上部和过调制III区下部；当基本矢量位于过调制I区时，kTi+1 ^ Ti ^ Ti+1/k ；当基本矢量位于过调制II区上部时，Ti+1彡Ti,且Ti+1 < Ts ;当基本矢量位于过调制II区下部时,Ti > Ti+1，且Ti < Ts ;当基本矢量位于过调制III区上部时，Ti+1彡Ti,且Ti+1彡Ts ；当基本矢量位于过调制III区下部时，Ti > Ti+1，且Ti彡Ts ; 其中，O ( i, i+1 ( 7，k为系数，Ts为总的作用时间，Ti和Ti+1分别为基本电压矢量Ui和ui+1的作用时间。
3.根据权利要求I或2所述的一种两电平SVPWM过调制方法，其特征在于所述步骤S102中基本矢量的作用时间根据以下正弦调制算法公式进行计算
4.根据权利要求3所述的一种两电平SVPWM过调制方法，其特征在于，所述的步骤S103包括以下过程 判断基本矢量中零矢量的作用时间是否小于零，如果零矢量的作用时间等于零或者大于零，则直接输出基本矢量的作用时间Ui和Ti+1 ;如果零矢量的作用时间小于零，则进入步骤S104。
5.根据权利要求4所述的一种两电平SVPWM过调制方法，其特征在于如果满足kTi+1 ^ Ti ^ Ti+1/k，则基本矢量位于过调制I区，修正基本矢量作用时间T' i和T' i+1为T' i = i+1 = O. 5TS ;其中，O. 95 ≤ k≤ O. 98。
6.根据权利要求4所述的一种两电平SVPWM过调制方法，其特征在于如果满足Ti+1≤Ti,且Ti+1 < Ts，则基本矢量位于过调制II区上部，直接修正基本矢量的作用时间为 1 i+1 — Μ+1 1 i — 1S 1 i+1 °
7.根据权利要求4所述的一种两电平SVPWM过调制方法，其特征在于如果满足凡>Ti+1，且Ti < Ts,则基本矢量位于过调制II区下部，直接修正基本矢量的作用时间为T' i =T i，T'i+1 =Ts-Ti。
8.根据权利要求4所述的一种两电平SVPWM过调制方法，其特征在于如果满足Ti+1≥Ti,且Ti+1≥Ts，则基本矢量位于过调制III区上部，直接修正基本矢量的作用时间为T' i+1 = Ts，T' i = O。
9.根据权利要求4所述的一种两电平SVPWM过调制方法，其特征在于如果满足凡>Ti+1，且Ti ≥Ts，则基本矢量位于过调制III区下部，直接修正基本矢量的作用时间为T' i= TS，T' i+1 = o。
10.根据权利要求5至9中任一权利要求所述的一种两电平SVPWM过调制方法，其特征在于，所述的步骤S104还包括直接输出基本矢量作用时间Ti = T' i；Ti+1 = Ti i+1,T0 = O的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种两电平SVPWM过调制方法，包括以下步骤S101在每60°的扇区内，将给定参考电压矢量的轨迹分成三个设定的区段，分别为过调制I区、过调制II区和过调制III区；S102利用线性调制计算基本矢量的作用时间；S103利用基本矢量中零矢量的作用时间判断过调制的起点；S104利用步骤S102中计算得到的基本矢量作用时间来判断给定参考电压矢量所处的区段，并根据给定参考电压矢量所处区段的判断值来直接修正每个扇区基本矢量的作用时间。本发明方法使SVPWM过调制计算简单、实现容易、控制可靠，同时又有具有较高的精度。
文档编号H02P27/12GK102629850SQ201210098738
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者周志宇, 尚敬, 杨大成 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司