法原理，则S1= S 2，
[0049] 式中，令调制比
k为第k次取样；N为半个周期对正弦波的采样次数；f 为给定频率。
[0050] 很显然，目标相对应的PffM波形的生成方法还包括：
[0051] 根据给定频率选择调制方式以确定载波周期；
[0052] 根据给定频率和载波周期确定下一个载波周期内的角度变化。
[0053] 此处，角度变化是指，在给定频率f下，下一载波周期过后，角度（即cot)的跨度。
[0054] sl3 :判断PffM的等效脉冲宽度的方向。
[0055] 当步骤sl2中获取了等效脉冲宽度之后，需要判断该脉冲宽度对应的方向。判断 的方法可以以基波瞬时值的正负作为参考：
[0056] 当基波瞬时值为正时，通过控制对应的H桥的左上，右下的IGBT导通以形成正向 的波形；当基波瞬时值为负时，通过控制对应的H桥的左下，右上的IGBT导通以形成负向的 波形。
[0057] 需要说明的是上述判断正负的方法只是一种具体的表现形式，并不代表只有这一 种。
[0058] sl4 :利用脉冲宽度和载波周期计算多相变频器中的对应的H桥中的IGBT模块的 开启时刻和关断时刻。
[0059] 脉冲宽度总是小于等于载波周期，故还需确定脉冲的起止时刻，以确定相应的H 桥中的IGBT模块的开启时刻和关断时刻。一般来说，该环节还需综合考虑死区时间设置等 通用技术领域的因素，不赘述。可以选择脉冲宽度与载波周期居中对称的方式，该方式具有 实现方式简单，波形对称，谐波含量低的优点。
[0060] 开启时刻为载波周期与脉冲宽度的差值的一半，
[0061] 关断时刻为载波周期与脉冲宽度的和值的一半，
[0062] 其中，多相感应电机相数为6相、多相变频器的相数为6相；或者多相感应电机相 数为9相、多相变频器的相数为9相；或者多相感应电机相数为5相、多相变频器的相数为 5相。
[0063] 将多相变频器的各相依次设置为目标相，按照上述步骤，依次生成目标相对应的 PWM波形以形成所述多相平顶波。需要说明的是，由于每相之间依次存在相差α，因此在基 波对应的正弦函数表达式中需要将cot变为cot+α、c〇t+2a、…、c〇t+(n_l) α。其中，η 表示总相数。
[0064] 本发明提供的用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，通过对每相的基波和三 次谐波生成PWM波形以形成所述多相平顶波。本发明提供的目标相对应的PWM波形的生成 方法，利用等效面积法原理获得基波对应的正弦函数表达式和三次谐波对应的正弦函数表 达式在载波周期内的PWM的等效脉冲宽度，然后再对等效脉冲宽度的正负加以判断，最后 通过计算开启时刻和关断时刻来控制H桥中的IGBT模块的开启和关断。相对于现有技术 中多相感应电机接收正弦波而言，本方法可以为多相感应电机注入三次谐波，提高了多相 感应电机的高铁磁材料利用率，获得更大输出转矩。
[0065] 本发明具体实施例中的步骤可以通过DSP(数字信号处理器）和FPGA(可编程门 阵列）形成多相平顶波。以多相感应电机为6相为例，具体执行过程如下：
[0066] I、DSP执彳丁过程
[0067] 首先，进行初始化，给定输入参数。DSP以中断的方式，定时计算下一个载波周期的 波形参数，并根据计算结果，调整下次触发中断的时间。
[0068] 具体来说，系统初始化时，设定中断触发时间为异步调制下的载波周期。首次中断 程序运行中，以初始化的输入参数进行波形参数计算，除计算载波周期、脉冲宽度、正负半 周标志位外，还将中断触发时间更改为计算所得的载波周期，将当前角度从0更新为一个 载波周期之后的角度值。此后，每次中断程序运行时，首先根据给定频率选择同步调制还是 异步调制，如果是异步调制，载波周期是固定值，如果是同步调制还需根据频率的不同确定 不同的载波比，进而确定不同的载波周期。
[0069] 然后，根据给定频率、载波周期，确定下一载波周期内的角度变化。
[0070] 第三，根据角度变化、设定的基波幅值、三次谐波幅值等参数计算第一相脉冲宽 度。
[0071] 第四，同理计算其它五相脉冲宽度。
[0072] 第五，根据各相基波瞬时值给出各相正负半周标志位。
[0073] 第六，设置数据更新位，便于FPGA更新数据。
[0074] 第七，将中断触发时间更改为计算所得的载波周期，将当前角度更新为载波周期 之后的角度值，便于下次计算。
[0075] 在主程序中将通过中断程序计算的载波周期、脉冲宽度、正负半周标志位等结果 送入数据交换区供FPGA读取。
[0076] 2、FPGA执行过程
[0077] 将读入的脉冲宽度、正负半周标志位等数据进行FIFO缓冲处理，以消除运算延 迟、通讯延迟等因素引起的时间偏差。具体来说，当数据更新位变化时，将新数据写入堆栈； 当一个载波周期结束时，读出数据，根据新数据中载波周期的长度开始新的载波周期计时， 如此往复。
[0078] 根据读取指针所处的位置，对载波周期的值进行微秒级的微调，防止堆栈读空或 写满。具体来说，当堆栈临近读空时，增大载波周期的值，减缓读取速度；当堆栈临近写满 时，减小载波周期的值，增快读取速度。
[0079] 读取数据后，根据
再结合死区时间等因素，确定 开通、关断时间。
[0080] 根据正负半周标志位选择H桥中导通的IGBT，具体选择方式与IGBT驱动方式有 关，不再赘述。
[0081] 至此，波形生成完毕。
[0082] 以上对本发明所提供的用于多相变频器的多相平顶波的生成方法进行了详细介 绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只 是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修 饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，其特征在于，将多相变频器的各相 依次设置为目标相，依次生成所述目标相对应的PWM波形以形成所述多相平顶波，所述目 标相对应的PWM波形的生成方法包括： 获取基波对应的正弦函数表达式； 获取三次谐波对应的正弦函数表达式； 利用等效面积法原理计算所述基波对应的正弦函数表达式和所述三次谐波对应的正 弦函数表达式求和之后的，在载波周期内的PWM的等效脉冲宽度； 判断所述PWM的等效脉冲宽度的方向； 利用所述脉冲宽度和所述载波周期计算多相变频器中的对应的H桥中的IGBT模块的 开启时刻和关断时刻； 其中，所述多相感应电机的相数大于3。2. 根据权利要求1所述的用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，其特征在于，所 述获取三次谐波对应的正弦函数表达式之后还包括： 获取所述三次谐波注入时所述PWM的波形面积。3. 根据权利要求2所述的用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，其特征在于，所 述目标相对应的PWM波形的生成方法还包括： 根据给定频率选择调制方式以确定所述载波周期； 根据所述给定频率和所述载波周期确定下一个载波周期内的角度变化。4. 根据权利要求1所述的用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，其特征在于，所 述开启时刻为所述载波周期与所述脉冲宽度的差值的一半。5. 根据权利要求4所述的用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，其特征在于，所 述关断时刻为所述载波周期与所述脉冲宽度的和值的一半。6. 根据权利要求1所述的用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，其特征在于，所 述多相感应电机相数为6相、所述多相变频器的相数为6相。7. 根据权利要求1所述的用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，其特征在于，所 述多相感应电机相数为9相、所述多相变频器的相数为9相。8. 根据权利要求1所述的用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，其特征在于，所 述多相感应电机相数为5相、所述多相变频器的相数为12相。9. 根据权利要求1-8任意一项所述的用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，其特 征在于，通过数字信号处理器DSP和可编程门阵列FPGA形成所述多相平顶波。
【专利摘要】本发明公开了一种用于多相变频器的多相平顶波的生成方法，将多相变频器的各相依次设置为目标相，依次生成目标相对应的PWM波形以获取多相平顶波。目标相对应的PWM波形的生成方法，包括获取基波对应的正弦函数表达式；获取三次谐波对应的正弦函数表达式；利用等效面积法原理计算基波对应的正弦函数表达式和三次谐波对应的正弦函数表达式求和之后的，在载波周期内的PWM的等效脉冲宽度；判断PWM的等效脉冲宽度的方向；利用脉冲宽度和载波周期计算多相变频器中的对应的H桥中的IGBT模块的开启时刻和关断时刻。相对于现有技术而言，本方法可以为多相感应电机注入三次谐波，提高了多相感应电机的高铁磁材料利用率，获得更大输出转矩。
【IPC分类】H02M7/5395
【公开号】CN105207514
【申请号】CN201510713809
【发明人】王公华, 谭光韧, 张明, 姜源, 王金泉, 苑令华, 相龙阳, 刘孟芸, 王文亮, 边茂洲, 朱洪睿
【申请人】兖州东方机电有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月28日