一种用于三相电机的非对称四段式svpwm技术的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电机控制技术领域，特别设及一种用于=相电机的非对称四段式 SVPWM技术的控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，SVPWM技术是电机控制中应用最广泛的调制技术。常用的SVPWM又可W分 为五段式和走段式两种。五段式和走段式SVPWM的开关损耗较高。此外，五段式SVPWM= 电阻电流采样方案的最大调制比在99%左右；走段式SVPWMS电阻电流采样方案的最大调 制比在95%左右。在一些要求输入电压低，电机输出转速高的应用场合，五段式和走段式 SVPWM的最大调制比满足不了应用要求。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种既可W减少开关次数，降低开关损耗，又 可W提高最大调制比的非对称四段式SVPWM技术的控制方法。
[0004] 实现本发明的技术方案如下；
[0005] -种用于S相电机的非对称四段式SVPWM技术的控制方法，包括S相电机
[0006]W及与其相连的六只开关器件，包括W下步骤；
[0007] 步骤一：具有A、B、CS相的电机的六只开关器件的开关状态有000、001、010、011、 100、101、110、111八种，分别用U1、U2、U3、U4、呪、U6、U7、U8八个矢量电压表示，其中U1和 U8为零矢量，其余六个U2-U7为非零矢量；六个非零矢量电压在一个电周期内分为I-VI 六个扇区的矢量空间，一个电周期为360°，每个扇区为60°，并在每个扇区内只使用U1和 2个非零矢量，I扇区所用矢量为U1、呪、U7,II扇区所用矢量为Ul、U7、U3，m扇区所用矢量 为U1、U3、U4，IV扇区所用矢量为U1、U4、U2，V扇区所用矢量为U1、U2、U6，VI扇区所用矢量 为U1、U6、呪；
[0008] 步骤二：根据a-p坐标下的电压给定，计算两个非零矢量的作用时间tl和t2和 电压矢量所在的扇区；
[000引步骤立；根据扇区，W及两个非零矢量的作用时间tl和t2,计算A、B、C立相PWM发生器的比较值；
[0010] 各扇区的发生器的比较值如下：
[0011]
[001引 注：化丽1为一个PWM的周期；
[0013] 步骤四：在定时器上溢和下溢中断点更新S相PWM发生器的比较值；
[0014] 步骤五：根据步骤=和步骤四的比较结果来选择开关器件的工作状态。
[0015] 采用了上述的方案，本发明利用A、B、CS相PWM发生器的比较值来选择开关的使 用状态，W保证在采样相电流时能够有足够长的时间，该样采样的结果更为准确，W防止时 间太短而无法采样相电流，即使是在更高的调制比，也有足够的时间进行采样，同时也降低 了在一个PWM周期内的开关器件的使用次数，降低其损耗。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明方法的原理图；
[0017] 图2为本发明方法在同一PWM周期，走段式SVPWM、常规五段式SVPWM和非对称四 段式SVPWM的波形图；
[001引图3为本发明方法与图2相对应的对比表；
[0019] 图4为本发明方法在0扇区时四段式SVPWM波形图；
[0020] 图5为本发明方法对应的基本空间电压矢量图
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
[0022] 电机控制需要用到电机的相电流。在小功率电机控制中普遍采用电阻来获得电机 相电流。如图1所示，当开关Q4开通时，电阻R1上流过电流，电阻R1上形成电压降。该电 压降与电机A相电流成比例关系。同理开关Q5开通时，电阻R2上的电压降与B相电流成 比例关系；开关Q6开通时，电阻R3上的电压降与C相电流成比例关系。
[0023] 步骤一：现在我们用数字0表示上桥关断，数字1表示上桥开通。每一相的上桥和 下桥互补导通。如图5,具有A、B、C=相的电机的六只开关器件的开关状态有八种，分别用 U1 (000)、U2 (001)、U3 (010)、U4 (011)、呪（100)、U6 (101)、U7 (110)、U8 (111)八个矢量电压 表示，其中U1和U8为零矢量，其余六个U2-U7为非零矢量；六个非零矢量电压在一个电周 期内分为I-VI六个扇区的矢量空间，一个电周期为360°，每个扇区为60°，并在每个扇 区内只使用Ul(OOO)和2个非零矢量，I扇区所用矢量为U1、U5、U7,II扇区所用矢量为U1、 U7、U3,III扇区所用矢量为U1、U3、U4,IV扇区所用矢量为U1、U4、U2,V扇区所用矢量为U1、 肥、册，/1扇区所用矢量为叫、册、呪；
[0024] 步骤二：根据a-P坐标下的电压给定，在扇区IV的PWM周期内取001和101该两 个电压矢量，且该两个电压矢量的作用时间分别为tl和t2。
[00巧]如图2和图3，^;：段式SVPWM-个PWM周期内上桥开关波形图。其一个？￥1周期电 压矢量作用顺序为 000、001、101、lll、101、001、000，开关次数为^；：次。
[0026] 常规五段式SVPWM-个PWM周期内上桥开关波形图。其一个PWM周期电压矢量作 用顺序为000、001、101、001、000,开关次数为五次。
[0027] 非对称四段式SVPWM-个PWM周期内上桥开关波形图。其一个PWM周期电压矢量 作用顺序为〇〇〇、〇〇1、1〇1、〇〇〇,开关次数为四次。
[0028] 由^上对比可^看出，非对称四段式SVPWM较^;：段式SVPWM和常规五段式SVPWM 在一个PWM周期内开关次数要少，具有降低开关损耗的特点。
[0029] 我们一般选择在电压矢量000作用时间段，采样电机的相电流。因为在该段，下桥 的=个开关管都开通，可W采样=相的相电流。
[0030] 相电流采样时间包含AD采样时间、死区影响导致的采样等待时间、下桥开关管导 通时间W及等待电流稳定的时间。假定该相电流采样时间为ts。
[0031] 当调制比增加时，零电压矢量的作用时间变短，000电压矢量的作用时间也随之变 短。当左边000电压矢量的作用时间小于ts时，就无法采样得到相电流。
[0032] 根据图2和3可知，五段式SVPWM左边000电压矢量的作用时间是走段式的2倍。 因此五段式SVPWM可W获得更高的调制比。当调制比继续增加，此时五段式SVPWM左边的 000电压矢量作用时间也小于ts，已经无法采样得到相电流。该时需要在001电压矢量区 采样A、B两相电流，然后按照la+Ib+Ic= 0的公式，计算得到C相电流。对于常规五段式 SVPWM，其左边001电压矢量的作用时间为tl/2,而非对称四段式SVPWM其左边001电压矢 量的作用时间为tl。因此非对称四段式SVPWM可W在更高调制比时，采样得到相电流。
[003引步骤S姻图4至5,根据扇区，计算A、B、C立相PWM发生器的比较值；
[0034] 各扇区的发生器的比较值如下：
[00 巧]
[0036] 注；化丽1为一个PWM的周期；
[0037] 步骤四：在定时器上溢和下溢中断点更新S相PWM发生器的比较值；
[0038] 步骤五：根据步骤=和步骤四的比较结果来选择开关器件的工作状态。
【主权项】
1. 一种用于三相电机的非对称四段式SVPWM技术的控制方法，包括三相电机以及与其 相连的六只开关器件，其特征在于：包括以下步骤； 步骤一：具有A、B、C三相的电机的六只开关器件的开关状态有000、001、010、011、100、 101、110、111八种，分别用U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8八个矢量电压表示，其中U1和U8 为零矢量，其余六个U2-U7为非零矢量；六个非零矢量电压在一个电周期内分为I-VI六个 扇区的矢量空间，一个电周期为360°，每个扇区为60°，并在每个扇区内只使用U1和2个 非零矢量，1扇区所用矢量为瓜、耶、价，11扇区所用矢量为瓜、价』3，111扇区所用矢量为 Ul、U3、U4,IV扇区所用矢量为Ul、U4、U2,V扇区所用矢量为Ul、U2、U6,VI扇区所用矢量为 U1、U6、U5 ; 步骤二：根据a-f3坐标下的电压给定，计算两个非零矢量的作用时间tl和t2和电压 矢量所在的扇区； 步骤三：根据扇区，以及两个非零矢量的作用时间tl和t2,计算A、B、C三相PWM发生 器的比较值； 各扇区的发生器的比较值如下：注：Tpwm为一个P丽的周期； 步骤四：在定时器上溢和下溢中断点更新三相PWM发生器的比较值； 步骤五：根据步骤三和步骤四的比较结果来选择开关器件的工作状态。
【专利摘要】本发明涉及一种用于三相电机的非对称四段式SVPWM技术的控制方法，包括三相电机以及与其相连的六只开关器件，具有A、B、C三相的电机的六只开关器件的开关状态有000、001、010、011、100、101、110、111八种，分别用U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8八个矢量电压表示，其中U1和U8为零矢量，其余六个U2-U7为非零矢量；六个非零矢量电压在一个电周期内分为Ⅰ-Ⅵ六个扇区的矢量空间，Ⅰ扇区所用矢量为U1、U5、U7，Ⅱ扇区所用矢量为U1、U7、U3，Ⅲ扇区所用矢量为U1、U3、U4，Ⅳ扇区所用矢量为U1、U4、U2，Ⅴ扇区所用矢量为U1、U2、U6，Ⅵ扇区所用矢量为U1、U6、U5；本发明具有既可以减少开关次数，降低开关损耗，又可以提高最大调制比等特点。
【IPC分类】H02P21/00, H02P27/12
【公开号】CN104917437
【申请号】CN201510402196
【发明人】张小群
【申请人】雷勃电气(常州)有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年7月9日