一种用于三相异步电机变频调速的坐标分量svpwm控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于三相异步电机变频调速的坐标分量SVPWM控制方法，包括如下控制步骤：坐标分量计算、简化的参考电压矢量位置判断、简化的矢量作用时间计算、开关矢量作用次序优化选择；本发明有效解决了传统用于三相异步电机变频调速的SVPWM控制方法计算量大、实时性差的问题。
【专利说明】-种用于三相异步电机变频调速的坐标分量SVPWM控制方 法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三相异步电机的变频调速控制【技术领域】，具体涉及一种用于三相异步 电机变频调速的坐标分量SVPWM控制方法。
【背景技术】
[0002] 用于三相异步电机变频调速的PWM有很多种，与传统的SPWM相比，空间矢量脉宽 调制技术SVPWM具有转矩脉动小、直流电压利用率高、电流波形畸变小、容易数字化等优 点，应用越来越广泛。SVPWM是从如何使电动机获得幅值恒定的圆形磁场的角度出发，以三 相对称正弦电压供电时交流电机的理想磁通为基准，用逆变器不同的开关模式所产生的实 际磁通去逼近基准磁通，由比较的结果决定逆变器的开关状态，形成脉宽波形。
[0003] -般情况下，SVPWM控制策略可分三步进行：①确定参考电压矢量在两电平空间 矢量图的中位置，即进行区域判断；②依据最近三矢量（NTV-Nearest Three Vectors)原 贝IJ，计算各矢量的作用时间；③按照一个开关周期内逆变器三相桥臂的开关次数总和最少 的原则，进行开关矢量优化选择。
[0004] 传统的SVPWM控制方法中的步骤①②设计复杂的运算，影响系统的实时性。为此， 国内外学者对SVPWM进行了深入研究，但仍存不足。如基于直角坐标系的SVPWM需要进行 复杂三角函数运算；基于60 °坐标系SVPWM，不需要进行三角函数运算，简化了矢量作用时 间的计算，但需要进行矩阵运算；基于矢量工作时间的SVPWM虽然避免了三角函数运算和 矩阵运算，但扇区判断、矢量作用时间求解分别需要进行求根运算和四则运算。这些简化的 SVPWM控制控制策略，一定程度上简化了实现方法，但仍涉及较大计算量，实时性不高。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于三相异步电机变频调速的坐标分量 SVPWM控制方法，本发明有效解决了传统用于三相异步电机变频调速的的SVPWM控制方法， 计算量大，实时性差的问题。
[0006] 本发明通过以下技术方案实现： 一种用于三相异步电机变频调速的坐标分量SVPWM控制方法，其特征在于：包括如下 控制步骤： a) 坐标分量计算：参考电压矢量UMf在新坐标系XYZ三个轴上的分量Ux，Uy，U z，首先建 立一个新的三相对称坐标系XYZ，X位于扇区I，Y轴位于扇区IV，Z轴位于扇区II，使得两 电平空间矢量图及各扇区在坐标系XYZ中严格对称分布，计算参考电压矢量U Mf在新坐标 系XYZ三个轴上投影分量ux，uy，uz，这是后面所述的简化的参考矢量的位置判断、简化的矢 量作用时间计算的关键； b) 简化的参考电压矢量位置判断：依据ux，uy，uz判断参考电压矢量U Mf在空间矢量图 上的位置，即处于六个扇区中的哪一个扇区，只需判断ux，uy，u z的正负，即可快速的判断参 考电压矢量u,ef的位置，比如Ux>0, Uy〈0, Uz>0时，可以直接判断U,ef位于扇区III ; C)简化的矢量作用时间计算：依据Ux，Uy，Uz计算合成参考电压矢量U Mf的最近的三个 基本矢量的作用时间Tl，Tm，?；，在新坐标系XYZ上，利用伏秒平衡原理计算矢量作用时间， 并把最近三矢量的作用时间用坐标分量u x，uy，uz表示时，公式简单明了，计算量小，比如UMf 位于扇区III时，三个基本矢量的作用时间分别为?\=λυζ，Tm=xux，1= Ts+XUy;UMf位于扇 区I时，三个基本矢量的作用时间分别为I\=-XU y，Tm=-xuz，！；= Τ3-λυχ，位于其他扇区时 的矢量作用时间同样非常简洁。
[0007] d)开关矢量作用次序优化选择：目的是使三相桥臂开关器件的损耗总和最小，选 择的原则为：任意时刻三相桥臂中最多只能有一相桥臂的功率器件动作，即3位二进制开 关状态组合中只有1位变化或没有变化。以扇区III为例，比较各种可能的开关矢量作用次 序方案，[000] - [100] - [110] - [111] - [110] - [100] - [000] ([000]为首发零矢 量)、[111] - [110] - [100] - [000] - [100] - [110] - [111]其中[111]为首发零矢 量，这两种方案的开关次数最少，开关损耗最低。本发明选择以[000]为首发零矢量的方 案。
[0008] 本发明进一步技术改进方案是： 所述参考电压矢量UMf在新坐标系XYZ三个轴上的分量ux，uy，u z分别为式：
【权利要求】
1. 一种用于三相异步电机变频调速的坐标分量SVPWM控制方法，其特征在于：包括如 下控制步骤： a) 坐标分量计算：参考电压矢量Uref在新坐标系XYZ三个轴上的分量Ux，Uy，Uz，首先建 立一个新的三相对称坐标系XYZ，X位于扇区I，Y轴位于扇区IV，Z轴位于扇区II，使得两 电平空间矢量图及各扇区在坐标系XYZ中严格对称分布，计算参考电压矢量UMf在新坐标 系XYZ三个轴上投影分量Ux，Uy，Uz ; b) 简化的参考电压矢量位置判断：依据Ux，Uy，Uz判断参考电压矢量UMf在空间矢量图 上的位置，即处于六个扇区中的哪一个扇区，只需判断Ux，Uy，Uz的正负，即可快速的判断参 考电压矢量uMf的位置； C)简化的矢量作用时间计算：依据Ux，Uy，Uz计算合成参考电压矢量UMf的最近的三个 基本矢量的作用时间T1,Tm，Ttl，在新坐标系XYZ上，利用伏秒平衡原理计算矢量作用时间， 并把最近三矢量的作用时间用坐标分量Ux,Uy,Uz表示； d)开关矢量作用次序优化选择：选择的原则为，任意时刻三相桥臂中最多只能有一相 桥臂的功率器件动作，即3位二进制开关状态组合中只有1位变化或没有变化，目的是使三 相桥臂开关器件的损耗总和最小。
2. 根据权利要求1所述的一种用于三相异步电机变频调速的坐标分量SVPWM控制方法， 其特征在于：所述参考电压矢量Uref在新坐标系XYZ三个轴上的分量Ux，Uy，Uz分别为式：
其中，Ua，Ue为参考矢量UMf在直角坐标系上的分量。
3. 根据权利要求1所述的一种用于三相异步电机变频调速的坐标分量SVPWM控制方 法，其特征在于：所述参考电压矢量Uref位于空间矢量图所有扇区的矢量作用时间T1,Tm，?； 可以归一化为式：
其中，U1,Um，Un对应±UX，土Uy，±UZ其中的某一个，通过下表可知参考电压矢量UMf位 于不同扇区时的U1,Um，Un取值，
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【文档编号】H02P25/02GK104270060SQ201410536090
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】何广明, 吕康飞 申请人:淮阴师范学院