一种空间矢量脉冲调制方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种空间矢量脉冲调制方法和装置。
【背景技术】
[0002] 目前，我国的电力机车牵引逆变器主要采用三电平牵引逆变器，拓扑结构图如图1 所示，每个桥臂上有4个开关管和反并联二极管、两个箝位二极管。三个桥臂输出的电压分 别为V AQ、VBQ、VCQ,相位相差120°。
[0003] 现有技术中，三电平牵引逆变器在调制算法方面采用传统的三电平空间矢量脉 冲调制（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)SVPWM 调试算法，传统的三电平 SVPWM调制算法获取三电平牵引逆变器的27种开关状态中每种开关状态对应的矢量（VM、 、、、)，将每种开关状态对应的矢量转换到a平面直角坐标系中，并根据每种开关状 态在a平面直角坐标系对应的矢量以及参考矢量在a平面直角坐标系对应的矢 量，确定合成参考矢量所需的3种开关状态对应的矢量，并根据参考矢量以及合成参考矢 量所需的3种开关状态对应的矢量，确定参考矢量的作用时间内每种开关状态的作用时 间，将转换到a平面直角坐标系中，其中3轴超前a轴90°。
[0004] 然而，现有技术中，由于VAQ、VBQ、V ro的相位相差120°因此在a-e平面直角坐标 系中，3种开关状态中每种开关状态在a平面直角坐标系对应的矢量的作用时间的计 算公式均与角度的三角函数有关，在计算过程中，角度的三角函数常取有限位数，并且三角 函数的计算时间较长，导致计算得到的各矢量的作用时间的准确度较低，控制算法的实现 速度较慢，影响空间矢量脉冲调制方法的精度和计算速度。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种空间矢量脉冲调制方法和装置，用于解决现有技术中空间矢量脉 冲调制方法的精度较低和计算速度慢的问题。
[0006] 本发明的第一个方面是提供一种空间矢量脉冲调制方法，包括：
[0007] 获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压；
[0008] 将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关 状态在m-n坐标系对应的矢量，所述m轴和n轴的夹角为60°;
[0009] 获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及所述参考矢量的作用时间；
[0010] 根据所述参考矢量以及每种开关状态在rn-n坐标系对应的矢量，确定合成所述参 考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；
[0011] 根据所述参考矢量、所述参考矢量的作用时间以及所述至少三种开关状态在m-n 坐标系对应的矢量，分别确定在所述参考矢量的作用时间内所述至少三种开关状态的作用 时间。
[0012] 本发明的第二个方面是提供一种空间矢量脉冲调制装置，包括：
[0013] 获取模块，用于获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压；
[0014] 转换模块，用于将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系 中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，所述m轴和n轴的夹角为60° ;
[0015] 所述获取模块，还用于获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及所述参考矢量的作 用时间；
[0016] 确定模块，用于根据所述参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量， 确定合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；
[0017] 所述确定模块，还用于根据所述参考矢量、所述参考矢量的作用时间以及所述至 少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在所述参考矢量的作用时间内所述至 少三种开关状态的作用时间。
[0018] 本发明中，通过将三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换 到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，根据参考矢量以及每种开关 状态在m-n坐标系对应的矢量,确定合成参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标 系对应的矢量，进而根据参考矢量、参考矢量的作用时间以及至少三种开关状态在m-n坐 标系对应的矢量，分别确定在参考矢量的作用时间内至少三种开关状态的作用时间，使得 至少三种开关状态的作用时间的计算公式与角度的三角函数无关，提高了计算开关状态的 作用时间的准确度，从而提高了空间矢量脉冲调制方法的精度和计算速度。
【附图说明】
[0019] 图1为三电平牵引逆变器的拓扑结构图；
[0020] 图2为本发明提供的空间矢量脉冲调制方法一个实施例的流程图；
[0021] 图3为本发明提供的空间矢量脉冲调制方法又一个实施例的流程图；
[0022] 图4为a - 3坐标系下的空间矢量图；
[0023] 图5为m-n坐标系下的空间矢量图；
[0024] 图6为参考矢量从2号大扇区旋转到1号大扇区的示意图；
[0025] 图7为本发明提供的空间矢量脉冲调制装置一个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 图2为本发明提供的空间矢量脉冲调制方法一个实施例的流程图，如图2所示，包 括：
[0028]201、获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压。
[0029] 本发明提供的空间矢量脉冲调制方法可以由空间矢量脉冲调制装置执行，空间矢 量脉冲调制装置具体可以为三电平牵引逆变器的控制系统，用于控制三电平牵引逆变器实 时输出电力机车需要的功率。
[0030] 其中，如图1所示，三电平牵引逆变器的每个桥臂上有4个开关管和反并联二极 管、两个箝位二极管。其中，每个桥臂根据各自所包括的4个开关管的状态，分别输出电压 VAQ、VM、V?。逆变器直流侧有两个直流电容（Cl和C2)，每个直流电容上的电压为V d。的一 半。
[0031] 202、将每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关 状态在m-n坐标系对应的矢量，m轴和n轴的夹角为60°。
[0032] 具体地，步骤202具体可以为：
[0033] 将每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到a坐标系中，得到每种开关状 态在a坐标系对应的矢量，0轴超前a轴90° ;将每种开关状态在a坐标系对应 的矢量进行坐标转换，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量。
[0034] 其中，三电平牵引逆变器中某个开关状态下三个桥臂输出的电压可以为VAQ、V BQ、 分别可以用图1中每个桥臂包括的4个开关管的状态进行表示。
[0035] 当三电平牵引逆变器中某个开关状态下三个桥臂输出的电压分别为VAQ、V BQ、VCQ， 且该开关状态在a坐标系对应的矢量用（Va，V e)来表示，该开关状态在m-n坐标系 对应的矢量用（Vm，Vn)来表示时，将该开关状态下三个桥臂输出的电压V M、VM、V?转换成 a-@坐标系中的矢量（Va，Ve)的坐标变换公式具体可以为 ：
【主权项