一种SVPWM同步过调制方法与流程

本发明涉及svpwm调制技术领域。更具体地，涉及一种svpwm同步过调制方法。

背景技术：

传统上电压信号由异步调制进入方波调制的方法是异步spwm-同步spwm-方波，spwm调制在谐波性能和电压利用率方面要低于svpwm。现代的异步调制通常采用svpwm调制，但是，svpwm调制受限于线性区无法到达方波。

因此，需要提供一种新的svpwm调制方法，以能够调制到方波模式。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种svpwm同步过调制方法，实现异步svpwm调制到方波调制的过渡。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开了一种svpwm同步过调制方法，所述方法包括：

确定待调制的电压矢量，计算电压矢量的调制比和角度；

根据电压矢量的调制比进行预调制，具体包括：

若电压矢量的调制比大于等于预设调制比，则电压矢量进入过调制区，对电压矢量的幅值、角度进行变换；

若电压矢量的调制比小于预设调制比，则电压矢量的幅值、角度不变；

计算预调制后的电压矢量的作用时间；

将电压矢量的作用时间与载波周期比较得到电压矢量的作用顺序；

其中，对电压矢量的幅值、角度进行变换的方法包括：

使电压矢量的角度与长度同时按照系数k线性变化：

或

使电压矢量角度按照系数k线性变化：

或

以各电压矢量的共同端点为原点将平面区域分为多个扇区，使各电压矢量指向方向的端点按照系数k在各电压矢量与所在扇区的端点的连线上线性变化：

其中，和为电压矢量，o为所有电压矢量的起始点，o和c为的两个端点，o和b为的两个端点，和为和的角度，和为和的长度，k为系数，o和a为角度为0的边界向量的两个端点。

优选地，每个电压矢量的调制比为

m＝vref/vsix-step

其中，vref为经过调制得到的波形的基波峰值，vsix-step为6阶梯波调制状态输出的基波峰值。

优选地，所述预设调制比为m0，m0的取值范围为0.907≤m0<1。

优选地，所述系数k为

k＝(1-m)/(1-m0)

其中，m0为预设调制比，m为各电压矢量的调制比。

优选地，各电压矢量的作用时间的计算方法为

其中，θ为预调制后的各电压矢量的角度，m为各电压矢量的调制比，t0、t1、t2为各电压矢量的作用时间，ts为载波周期。

优选地，以各电压矢量的共同端点为原点将平面区域分为六个扇区，每个扇区的角度变化范围为π/3。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种svpwm同步过调制方法，使整个调制范围更加简单，并且由异步svpwm调制到方波能够过渡平滑。根据本发明中提出的svpwm同步过调制方法，能够实现异步svpwm调制到方波调制的过渡，可适用于轨道交通系统高压大电流低开关频率的工况，保证了列车在运行过程中具备由低速区进入高速区的平滑过渡能力和稳定高效的高速运行能力。采用的各个过调制方法发挥的调制比与指令值都十分接近，电压谐波性能好。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明一种svpwm同步过调制方法一个具体实施例的流程图。

图2示出本发明一种svpwm同步过调制方法具体实施例中电压矢量的分布图。

图3示出本发明一种svpwm同步过调制方法具体实施例中第一扇区的电压矢量分布图。

图4示出本发明一种svpwm同步过调制方法具体实施例中第一扇区的矢量电压预调制的示意图。

图5示出本发明一种svpwm同步过调制方法具体实施例中各电压矢量的作用顺序。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1至图4所示，本发明公开了一种svpwm同步过调制方法的一个具体实施例，本实施例中，以轨道交通牵引系统为例，所述方法包括：

s1：确定电机矢量控制系统中的电压矢量，计算电压矢量的调制比和角度。本实施例中，确定电机矢量控制系统中的多个电压矢量，将多个电压矢量的矢量起始点移至平面区域的一个点o，并以o为原点建立平面坐标系，确定相互垂直的x轴和y轴，并将平面区域均分为六个扇区，每个扇区的角度变化范围为π/3。其中，第一扇区的边界向量与x轴重合，第一扇区的角度范围为0～π/3，沿逆时针方向依次划分，每π/3为一个扇区，从而将整个平面区域划分为六个扇区。其中，可根据电压矢量相对于x轴的角度判断电压矢量所处的扇区，并将电压矢量的角度转化到第一扇区内进行计算。需要说明的是，本实施例中，仅以划分六个扇区为例对计算方法进行说明，本发明对每个电压矢量的调制比和角度的计算方法并不限定。

具体的，所述电压矢量的调制比可为

m＝vref/vsix-step

其中，vref为经过调制得到波形的基波峰值，vsix-step为6阶梯波调制状态输出的基波峰值。

s2：根据电压矢量的调制比对电压矢量进行预调制。

具体的，所述s3中：

若电压矢量的调制比大于等于预设调制比，则电压矢量进入过调制区，对电压矢量的幅值、角度进行变换；

若电压矢量的调制比小于预设调制比，则电压矢量的幅值、角度不变。

其中，预设调制比m0可取0.907～1的任意值，本实施例中的预设调制比设为0.907，当s1中计算得到的电压矢量的调制比大于0.907，则认为需要对电压矢量进行预调制。

在可选地实施方式中，对电压矢量的幅值、角度进行变换的方法可选自使电压矢量的角度与长度同时按照系数k线性变化、使电压矢量角度按照系数k线性变化或使矢量端点按照系数k在端点所在轨迹上线性变化三种变换方法的其中之一，当然在实际应用中，也可根据实际情况选择其他的调制方式对电压矢量的幅值、角度进行变换。

在优选地实施方式中，所述系数k可由下述公式求得：

k＝(1-m)/(1-m0)

其中，m0为预设调制比，m为电压矢量的调制比。

本实施例中，6个扇区的分界矢量分别由边界向量和和的向量模值相等，六个边界向量的端点连成平面的六边形，每个扇区的电压矢量指向方向的端点位于六边形的内切圆上，电压矢量可在各扇区内调制，只要不超出所在扇区的区域即可。例如，和及端点的连线形成第一扇区，其他扇区与第一扇区类似，在此不再赘述。其中，第一扇区中包括以o为起始点，不同角的5个电压矢量即和

具体的，预调制方法一：使电压矢量的角度与长度同时按照系数k线性变化的计算方法为

其中，和为电压矢量，o为所有电压矢量的起始点，o和c为的两个端点，o和b为的两个端点，和为和的角度，和为和的长度，k为系数，o和a为的两个端点。

预调制方法二：使电压矢量角度按照系数k线性变化的计算方法为：

其中，和为电压矢量，o为所有电压矢量的起始点，o和c为的两个端点，o和b为的两个端点，和为和的角度，和为和的长度，k为系数，o和a为的两个端点。

预调制方法三：使电压矢量指向方向的端点按照系数k在该电压矢量与边界向量的端点的连线上线性变化：

其中，和为电压矢量，o为所有电压矢量的起始点，o和c为的两个端点，o和b为的两个端点，和为和的角度，和为和的长度，k为系数，o和a为的两个端点。

s3：计算预调制后的电压矢量的作用时间。

各电压矢量的作用时间的计算方法为

其中，θ为预调制后的各电压矢量的角度，m为各电压矢量的调制比，t0、t1、t2为各电压矢量的作用时间，ts为载波周期。

s4：将电压矢量的作用时间与载波周期比较得到电压矢量的作用顺序。在可选地实施方式中，可采用cvcs开关组合方式，将各电压矢量与载波周期比较决定各开关管的作用顺序。其中，载波周期根据电压基波频率计算得到。如图5所示，本实施例中，计算得到各个扇区的脉冲电压输出至电压型三相逆变器，各扇区脉冲电压具体为

第一扇区：0127-7210-0127-7210-0127

第二扇区：7230-0327-7230-0327-7230

第三扇区：0347-7430-0347-7430-0347

第四扇区：7450-0547-7450-0547-7450

第五扇区：0567-7650-0567-7650-0567

第六扇区：7610-0167-7610-0167-7610

因此，本发明可对进入过调制区的电压矢量进行预调制，进而通过cvcs开关组合方式得到各扇区矢量电压的作用顺序，形成脉冲电压输入逆变器，能够实现异步svpwm调制到方波调制的过渡，可适用于轨道交通系统高压大电流低开关频率的工况，保证了列车在运行过程中具备由低速区进入高速区的平滑过渡能力和稳定高效的高速运行能力。且采用的各个过调制方法发挥的调制比与指令值都十分接近，电压谐波性能好。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。