一种三相PWM整流器的控制方法及装置与流程

本发明涉及电能转换应用领域，更具体地说，涉及一种三相pwm整流器的控制方法及装置。
背景技术：
：目前，三相pwm整流器作为工业应用中不可或缺的电力电子设备，广泛应用到电力、电子、通信、交通运输、医疗卫生等现代国民经济的各个生产部门及人民的日常生活。常用的三相pwm整流器控制策略是svpwm(全称为spacevectorpulsewidthmodulation，即空间矢量脉宽调制)，它与传统的正弦pwm(全称为pulsewidthmodulation，即脉冲宽度调制)策略相比，输出电流波形的谐波分量小，且直流母线电压的利用率较高，更易于数字化控制。三相pwm整流器共有8种开关状态，根据三个桥臂开关的不同组合，整流器共输出八个基本电压矢量，包括六个非零矢量和两个零矢量。三相两电平pwm整流器控制策略svpwm使用8种开关状态拟合参考电压矢量，但是，随着三相pwm整流器功率的增大，使得功率开关管的开关损耗越来越大，已成为制约高功率密度整流器发展的一个关键问题。因此，如何减小功率开关管的开关损耗，是本领域技术人员需要解决的问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种三相pwm整流器的控制方法及装置，以实现减小功率开关管的开关损耗。为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：一种三相pwm整流器的控制方法，包括：确定三相pwm整流器的四个工作模态；根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量，从所述四个工作模态中确定与所述电压矢量对应的扇区；利用所述电压矢量所在扇区，确定合成所述电压矢量的两个工作模态；确定所述电压矢量的两个工作模态的两个工作时间；根据所述两个工作时间生成与所述两个工作模态对应的切换序列；根据所述切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，输出三相pwm整流器的直流电压。其中，根据系统能控性，所述三相pwm整流器的四个工作模态，包括u100、u110、u011和u001；u110、u010、u001和u101；u100、u010、u011和u101三种组合方式。其中，根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量，从所述四个工作模态中确定与所述电压矢量对应的扇区，包括：根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量uref，生成α轴电压分量uα，以及β轴电压分量uβ；利用扇区确定规则生成扇区判定参数n；利用所述判定参数n确定与所述电压矢量对应的扇区；所述扇区确定规则为：其中，所述确定所述电压矢量的两个工作模态的两个工作时间，包括：利用所述电压矢量uref的α轴电压分量uα，β轴电压分量uβ，以及周期时间，确定两个工作模态的两个工作时间，以及所述电压矢量的两个工作模态在不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的下功率开关管全开通的全开通时间。其中，根据所述两个工作时间生成与所述两个工作模态对应的切换序列，包括：根据所述两个工作模态，所述两个工作时间，以及与所述两个工作模态对应的零矢量及全开通时间，确定每个周期时间内的切换序列。一种三相pwm整流器的控制装置，包括：第一工作模态确定模块，用于确定三相pwm整流器的四个工作模态；扇区确定模块，用于根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量，从所述四个工作模态中确定与所述电压矢量对应的扇区；第二工作模态确定模块，用于利用所述电压矢量所在扇区，确定合成所述电压矢量的两个工作模态；工作时间确定模块，用于确定所述电压矢量的两个工作模态的两个工作时间；切换序列生成模块，用于根据所述两个工作时间生成与所述两个工作模态对应的切换序列；直流电压输出模块，用于根据所述切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，输出三相pwm整流器的直流电压。其中，根据系统能控性，所述三相pwm整流器的四个工作模态，包括u100、u110、u011和u001；u110、u010、u001和u101；u100、u010、u011和u101三种组合方式。其中，所述扇区确定模块包括：电压分量确定单元，用于根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量uref，生成α轴电压分量uα，以及β轴电压分量uβ；判定参数生成单元，用于利用扇区确定规则生成扇区判定参数n；扇区判定单元，用于利用所述判定参数n确定与所述电压矢量对应的扇区；其中，所述扇区确定规则为：其中，所述工作时间确定模块具体用于：利用所述电压矢量uref的α轴电压分量uα，β轴电压分量uβ，以及周期时间，确定两个工作模态的两个工作时间，以及所述电压矢量的两个工作模态在不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的下功率开关管全开通的时间。其中，所述切换序列生成模块具体用于：根据所述两个工作模态，所述两个工作时间，以及与所述两个工作模态对应的零矢量及全开通时间，确定每个周期时间内的切换序列。通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种三相pwm整流器的控制方法，包括：确定三相pwm整流器的四个工作模态；根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量，从所述四个工作模态中确定与所述电压矢量对应的扇区；利用所述电压矢量所在扇区，确定合成所述电压矢量的两个工作模态；确定所述电压矢量的两个工作模态的两个工作时间；根据所述两个工作时间生成与所述两个工作模态对应的切换序列；根据所述切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，输出三相pwm整流器的直流电压。可见，在本方案从系统能控性出发，在保证系统状态可控的情况下，将三相pwm整流电路的工作模态减少到四模态，精简了开关序列，降低了开关次数，从而减少开关损耗。本发明还公开了一种三相pwm整流器的控制装置，同样能实现上述技术效果。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例公开的一种三相pwm整流器的控制方法流程示意图；图2a为本发明实施例公开的一工作模态示意图；图2b为本发明实施例公开的另一工作模态示意图；图2c为本发明实施例公开的另一工作模态示意图；图2d为本发明实施例公开的另一工作模态示意图；图2e为本发明实施例公开的另一工作模态示意图；图2f为本发明实施例公开的另一工作模态示意图；图3为本发明实施例公开的实施方案一中的扇区划分示意图；图4a为本发明实施例公开的实施方案一中的第一扇区示意图；图4b为本发明实施例公开的实施方案一中的第二扇区示意图；图4c为本发明实施例公开的实施方案一中的第三扇区示意图；图4d为本发明实施例公开的实施方案一中的第四扇区示意图；图5a为本发明实施例公开的实施方案一中的第一开关序列示意图；图5b为本发明实施例公开的实施方案一中的第二开关序列示意图；图5c为本发明实施例公开的实施方案一中的第三开关序列示意图；图5d为本发明实施例公开的实施方案一中的第四开关序列示意图；图6为本发明实施例公开的实施方案二中的扇区划分示意图；图7a为本发明实施例公开的实施方案二中的第一扇区示意图；图7b为本发明实施例公开的实施方案二中的第二扇区示意图；图7c为本发明实施例公开的实施方案二中的第三扇区示意图；图7d为本发明实施例公开的实施方案二中的第四扇区示意图；图8a为本发明实施例公开的实施方案二中的第一开关序列示意图；图8b为本发明实施例公开的实施方案二中的第二开关序列示意图；图8c为本发明实施例公开的实施方案二中的第三开关序列示意图；图8d为本发明实施例公开的实施方案二中的第四开关序列示意图；图9为本发明实施例公开的实施方案三中的扇区划分示意图；图10a为本发明实施例公开的实施方案三中的第一扇区示意图；图10b为本发明实施例公开的实施方案三中的第二扇区示意图；图10c为本发明实施例公开的实施方案三中的第三扇区示意图；图10d为本发明实施例公开的实施方案三中的第四扇区示意图；图11a为本发明实施例公开的实施方案三中的第一开关序列示意图；图11b为本发明实施例公开的实施方案三中的第二开关序列示意图；图11c为本发明实施例公开的实施方案三中的第三开关序列示意图；图11d为本发明实施例公开的实施方案三中的第四开关序列示意图；图12为传统svpwm控制的第一扇区开关序列示意图；图13为本发明实施例公开的一种三相pwm整流器的控制装置结构示意图。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅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作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。本发明实施例公开了一种三相pwm整流器的控制方法及装置，以实现减小功率开关管的开关损耗。参见图1，本发明实施例提供的一种三相pwm整流器的控制方法，包括：s101、确定三相pwm整流器的四个工作模态；其中，根据系统能控性，所述三相pwm整流器的四个工作模态，包括u100、u110、u011和u001；u110、u010、u001和u101；u100、u010、u011和u101三种组合方式。具体的，在本实施例中的首先需要确定三相pwm整流器的四个工作模态，这四个状态是具体可以包括：u100、u110、u011和u001，u110、u010、u001和u101，u100、u010、u011和u101这三种组合方式。s102、根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量，从所述四个工作模态中确定与所述电压矢量对应的扇区；其中，根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量，从所述四个工作模态中确定与所述电压矢量对应的扇区，包括：根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量uref，生成α轴电压分量uα，以及β轴电压分量uβ；利用扇区确定规则生成扇区判定参数n；利用所述判定参数n确定与所述电压矢量对应的扇区；所述扇区确定规则为：在本实施例中，为了确定电压矢量所对应的扇区，首先需要确定电压矢量的两个分量，通过这两个分量便可确定判定参数，通过该判定参数以及预先确定的四个工作模态，确定扇区。需要说明的是，在不同的四个工作模态中，n与扇区的对应关系不同。s103、利用所述电压矢量所在扇区，确定合成所述电压矢量的两个工作模态；具体的，在确定了三相pwm整流器的四个工作模态后，便确定了相对应的四个扇区，因此确定了电压矢量所在的扇区后，便可通过该扇区对应的两个模态，作为该电压矢量所对应的两个工作模态。s104、确定所述电压矢量的两个工作模态的两个工作时间；其中，所述确定所述电压矢量的两个工作模态的两个工作时间，包括：利用所述电压矢量uref的α轴电压分量uα，β轴电压分量uβ，以及周期时间，确定两个工作模态的两个工作时间，以及所述电压矢量的两个工作模态在不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的下功率开关管全开通的全开通时间。s105、根据所述两个工作时间生成与所述两个工作模态对应的切换序列；s106、根据所述切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，输出三相pwm整流器的直流电压。其中，根据所述两个工作时间生成与所述两个工作模态对应的切换序列，包括：根据所述两个工作模态，所述两个工作时间，以及与所述两个工作模态对应的零矢量及全开通时间，确定每个周期时间内的切换序列。需要说明的是，三相pwm整流电路的效率主要取决于开关管特性、开关频率、电路结构以及控制策略。大部分三相整流器效率研究都集中于开关器件的优化选取和电路拓扑的改善，而本发明在特定开关频率下、开关管特性以及电路结构的情况下，从控制策略的角度提高三相pwm整流器的效率，即从系统能控性出发，在保证系统状态可控的情况下，将三相pwm整流电路的工作模态减少到四模态，精简了开关序列，降低了开关次数，从而减少开关损耗。在本实施例中，提供了三种具体的实施方案对本发明进行具体描述，在每个具体的实施方式中，所对应的四个工作模态不同。参见图2a为本实施例提供的工作模态u100示意图；参见图2b为本实施例提供的工作模态u110示意图；参见图2c为本实施例提供的工作模态u011示意图；参见图2d为本实施例提供的工作模态u001示意图；参见图2e为本实施例提供的工作模态u101示意图；参见图2f为本实施例提供的工作模态u010示意图。实施方案一：参见图2a、2b、2c、2d，为本实施例提供的四种工作模态示意图；参见表1，为本实施例提供的四种工作模态的开关管开断状态；所述四个工作模态分别为：工作模态u100，开关管vt1、vt2和vt6导通，开关管vt3、vt4和vt5截止；工作模态u110，开关管vt1、vt2和vt3导通，开关管vt4、vt5和vt6截止；工作模态u011，开关管vt3、vt4和vt5导通，开关管vt1、vt2和vt6截止；工作模态u001，开关管vt4、vt5和vt6导通，开关管vt1、vt2和vt3截止。表1工作模态与开关管开断参见图3，为本实施例提供的扇区划分示意图；在本实施例中确定的四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上，以α轴为起点逆时针方向划分为：第一扇区，0～60度；第二扇区，60～180度；第三扇区，180～240度；第四扇区，240～360度。设三相pwm整流器电压矢量uref，给定uref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，uref在其上的分量用uα和uβ来表示，其所在扇区由以下式(1)确定：其中，n＝3时，电压矢量位于第一扇区，由工作模态u100和u110合成；n＝1或者n＝5时，电压矢量位于第二扇区，由工作模态u110和u011合成；n＝4时，电压矢量位于第三扇区，由工作模态u011和u001合成；n＝2或者n＝6时，电压矢量位于第四扇区，由工作模态u001和u100合成。注：上述sign(x)函数定义为当x＜0时，sign(x)＝0，当x＞0时，sign(x)＝1。参见图4a、4b、4c、4d，为本实施例提供的四个扇区示意图：如图4a所示，若电压矢量uref位于第一扇区，由工作模态u100和u110合成，则urefts＝u100t100+u110t110β，其中t100是工作模态u100的工作时间，t110是工作模态u110的工作时间，且有ts＝t100+t110+t000，其中t000为工作模态u100和u110不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(2)确定工作模态u100、u110以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：如图4b所示，若电压矢量uref位于第二扇区，由工作模态u110和u011合成，则urefts＝u110t110+u011t011，其中t110是工作模态u110的工作时间，t011是工作模态u011的工作时间，且有ts＝t110+t011+t111，其中t111为工作模态u110和u011不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(4)确定工作模态u110、u011以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：如图4c所示，若电压矢量uref位于第三扇区，由工作模态u011和u001合成，则urefts＝u011t011+u001t001，其中t011是工作模态u011的工作时间，t001是工作模态u001的工作时间，且有ts＝t011+t001+t111，其中t111为工作模态u011和u001不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(6)确定工作模态u011、u001以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：如图4d所示，若电压矢量uref位于第四扇区，由工作模态u001和u100合成，则urefts＝u001t001+u100t100，其中t001是工作模态u001的工作时间，t100是工作模态u100的工作时间，且有ts＝t001+t100+t000，其中t000为工作模态u001和u100不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(8)确定工作模态u001、u100以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：参见图5a、5b、5c、5d，为本实施例提供的四个扇区对应的开关序列示意图，每个开关序列示意图与上文中的电压矢量所在的扇区相对应，例如图4a中的电压矢量是位于第一扇区，则图5a所示的开关序列同样是第一扇区的，以此类推。参见图5a，电压矢量uref位于第一扇区，当前周期开始时工作模态u100处于工作状态，让工作模态u100持续工作t100时间到达图5a中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t100时间到达图5a中所示b点，然后切换至工作模态u110，工作模态u100工作u110时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u110继续工作至第二周期的t110时间结束，即图5a中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t000时间结束，即图5a中所示d点，最后切换至工作模态u100并工作至第二周期结束。如图5a下方的a、b、c三相桥臂控制所示，a相桥臂的s1处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通，在s2处又从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；b相桥臂的s3处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；c相桥臂一直是低电平，即一直维持上功率开关管关断、下功率开关管开通的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，a相桥臂的上功率开关管关断一次和开通一次、下功率开关管开通一次和关断一次，b相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，即开关共3次。参见图5b，电压矢量uref位于第二扇区，当前周期开始时工作模态u110处于工作状态，让工作模态u110持续工作t110时间到达图5b中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t111时间到达图5b中所示b点，然后切换至工作模态u011，工作模态u011工作t011时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u011继续工作至第二周期的t011时间结束，即图5b中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t111时间结束，即图5b中所示d点，最后切换至工作模态u110并工作至第二周期结束。如图5b下方的a、b、c三相桥臂控制所示，a相桥臂的s1处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；c相桥臂的s2处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；b相桥臂一直是高电平，即一直维持上功率开关管开通、下功率开关管关断的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，a相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，c相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，即开关共2次。参见图5c，电压矢量uref位于第三扇区，当前周期开始时工作模态u011处于工作状态，让工作模态u011持续工作t011时间到达图5c中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t111时间到达图5c中所示b点，然后切换至工作模态u001，工作模态u001工作t001时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u001继续工作至第二周期的t001时间结束，即图5c中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t111时间结束，即图5c中所示d点，最后切换至工作模态u011并工作至第二周期结束。如图5c下方的a、b、c三相桥臂控制所示，a相桥臂的s2处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断，在s3处又从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；b相桥臂的s1处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；c相桥臂一直是高电平，即一直维持上功率开关管开通、下功率开关管关断的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，a相桥臂的上功率开关管开通一次和关断一次、下功率开关管关断一次和开通一次，b相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，即开关共3次。参见图5d，电压矢量uref位于第四扇区，当前周期开始时工作模态u001处于工作状态，让工作模态u001持续工作t001时间到达图5d中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t000时间到达图5d中所示b点，然后切换至工作模态u100，工作模态u100工作t100时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u100继续工作至第二周期的t100时间结束，即图5d中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t000时间结束，即图5d中所示d点，最后切换至工作模态u001并工作至第二周期结束。如图5d下方的a、b、c三相桥臂控制所示，a相桥臂的s1处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；c相桥臂的s2处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；b相桥臂一直是低电平，即一直维持上功率开关管关断、下功率开关管开通的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，a相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，c相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，即开关共2次。实施方案二：如图2e、2b、2f、2d所示和下表2所示，在方案二中所述四个工作模态分别为：工作模态u101，开关管vt1、vt5和vt6导通，开关管vt2、vt3和vt4截止；工作模态u110，开关管vt1、vt2和vt3导通，开关管vt4、vt5和vt6截止；工作模态u010，开关管vt2、vt3和vt4导通，开关管vt1、vt5和vt6截止；工作模态u001，开关管vt4、vt5和vt6导通，开关管vt1、vt2和vt3截止。表2工作模态与开关管开断参见图6，为本实施例提供的扇区划分示意图；所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上，以α轴为起点逆时针方向划分为：第一扇区，-60～60度；第二扇区，60～120度；第三扇区，120～240度；第四扇区，240～300度。设三相pwm整流器电压矢量uref，给定uref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，uref在其上的分量用uα和uβ来表示，其所在扇区由以下式(10)确定：其中，n＝2或者n＝3时，电压矢量位于第一扇区，由工作模态u101和u110合成；n＝1时，电压矢量位于第二扇区，由工作模态u110和u010合成；n＝4或者n＝5时，电压矢量位于第三扇区，由工作模态u010和u001合成；n＝6时，电压矢量位于第四扇区，由工作模态u001和u101合成。注：上述sign(x)函数定义为当x＜0时，sign(x)＝0，当x＞0时，sign(x)＝1。参见图7a、7b、7c、7d，为本实施例提供的四个扇区示意图：如图7a所示，若电压矢量uref位于第一扇区，由工作模态u101和u110合成，则urefts＝u101t101+u110t110，其中t101是工作模态u101的工作时间，t110是工作模态u110的工作时间，且有ts＝t101+t110+t111，其中t111为工作模态u101和u110不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(11)确定工作模态u101、u110以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：如图7b所示，若电压矢量uref位于第二扇区，由工作模态u110和u010合成，则urefts＝u110t110+u010t010，其中t110是工作模态u110的工作时间，t010是工作模态u010的工作时间，且有ts＝t110+t010+t111，其中t111为工作模态u110和u010不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(13)确定工作模态u110、u010以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：如图7c所示，若电压矢量uref位于第三扇区，由工作模态u010和u001合成，则urefts＝u010t010+u001t001，其中t010是工作模态u010的工作时间，t001是工作模态u001的工作时间，且有ts＝t010+t001+t000，其中t000为工作模态u010和u001不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(15)确定工作模态u010、u001以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：如图7d所示，若电压矢量uref位于第四扇区，由工作模态u001和u101合成，则urefts＝u001t001+u101t101，其中t001是工作模态u001的工作时间，t101是工作模态u101的工作时间，且有ts＝t001+t101+t000，其中t000为工作模态u001和u101不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(17)确定工作模态u001、u101以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：参见图8a、8b、8c、8d，为本实施例提供的四个扇区对应的开关序列示意图，每个开关序列示意图与上文中的电压矢量所在的扇区相对应，例如图7a中的电压矢量是位于第一扇区，则图8a所示的开关序列同样是第一扇区的，以此类推。参见图8a，电压矢量uref位于第一扇区，当前周期开始时工作模态u101处于工作状态，让工作模态u101持续工作t101时间到达图8a中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t111时间到达图8a中所示b点，然后切换至工作模态u110，工作模态u110工作t110时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u110继续工作至第二周期的t110时间结束，即图8a中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t111时间结束，即图8a中所示d点，最后切换至工作模态u101并工作至第二周期结束。如图8a下方的a、b、c三相桥臂控制所示，b相桥臂的s1处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；c相桥臂的s2处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；a相桥臂一直是高电平，即一直维持上功率开关管开通、下功率开关管关断的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，b相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，c相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，即开关共2次。参见图8b，电压矢量uref位于第二扇区，当前周期开始时工作模态u110处于工作状态，让工作模态u110持续工作t110时间到达图8b中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t111时间到达图8b中所示b点，然后切换至工作模态u010，工作模态u010工作t010时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u010继续工作至第二周期的t010时间结束，即图8b中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t111时间结束，即图8b中所示d点，最后切换至工作模态u110并工作至第二周期结束。如图8b下方的a、b、c三相桥臂控制所示，a相桥臂的s1处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；c相桥臂的s2处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断，在s3处从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；b相桥臂一直是高电平，即一直维持上功率开关管开通、下功率开关管关断的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，a相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，c相桥臂的上功率开关管关断一次和开通一次、下功率开关管开通一次和关断一次，即开关共3次。参见图8c，电压矢量uref位于第三扇区，当前周期开始时工作模态u010处于工作状态，让工作模态u010持续工作t010时间到达图8c中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t000时间到达图8c中所示b点，然后切换至工作模态u001，工作模态u001工作t001时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u001继续工作至第二周期的t001时间结束，即图8c中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t000时间结束，即图8c中所示d点，最后切换至工作模态u010并工作至第二周期结束。如图8c下方的a、b、c三相桥臂控制所示，b相桥臂的s1处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断为上功率开关管关断、下功率开关管开通变；c相桥臂的s2处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；a相桥臂一直是低电平，即一直维持上功率开关管关断、下功率开关管开通的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，b相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，c相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，即开关共2次。参见图8d，电压矢量uref位于第四扇区，当前周期开始时工作模态u001处于工作状态，让工作模态u001持续工作t001时间到达图8d中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t000时间到达图8d中所示b点，然后切换至工作模态u101，工作模态u101工作t101时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u101继续工作至第二周期的t101时间结束，即图8d中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t000时间结束，即图8d中所示d点，最后切换至工作模态u001并工作至第二周期结束。如图8d下方的a、b、c三相桥臂控制所示，a相桥臂的s1处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；c相桥臂的s2处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通，在s3处从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；b相桥臂一直是低电平，即一直维持上功率开关管关断、下功率开关管开通的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，a相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，c相桥臂的上功率开关管关断一次和开通一次、下功率开关管开通一次和关断一次，即开关共3次。实施方案三：如图2a、2f、2c、2e所示和下表3所示，在方案三种所述四个工作模态分别为：工作模态u100，开关管vt1、vt2和vt6导通，开关管vt3、vt4和vt5截止；工作模态u010，开关管vt2、vt3和vt4导通，开关管vt1、vt5和vt6截止；工作模态u011，开关管vt3、vt4和vt5导通，开关管vt1、vt2和vt6截止；工作模态u101，开关管vt1、vt5和vt6导通，开关管vt2、vt3和vt4截止。表3工作模态与开关管开断工作模态vt1vt2vt3vt4vt5vt6u100ononoffoffoffonu010offonononoffoffu011offoffonononoffu101onoffoffoffonon参见图9，为本实施例提供的扇区划分示意图；如图9所示，所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上，以α轴为起点逆时针方向划分为：第一扇区，0～120度；第二扇区，120～180度；第三扇区，180～300度；第四扇区，300～360。设三相pwm整流器电压矢量uref，给定uref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，uref在其上的分量用uα和uβ来表示，其所在扇区由以下式(19)确定：其中，n＝1或者n＝3时，电压矢量位于第一扇区，由工作模态u100和u010合成；n＝5时，电压矢量位于第二扇区，由工作模态u010和u011合成；n＝4或者n＝6时，电压矢量位于第三扇区，由工作模态u011和u101合成；n＝2时，电压矢量位于第四扇区，由工作模态u101和u100合成。注：上述sign(x)函数定义为当x＜0时，sign(x)＝0，当x＞0时，sign(x)＝1。参见图10a、10b、10c、10d，为本实施例提供的四个扇区示意图：如图10a所示，若电压矢量uref位于第一扇区，由工作模态u100和u010合成，则urefts＝u100t100+u010t010，其中t100是工作模态u100的工作时间，t010是工作模态u010的工作时间，且有ts＝t100+t010+t000，其中t000为工作模态u100和u010不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(20)确定工作模态u100、u010以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：如图10b所示，若电压矢量uref位于第二扇区，由工作模态u010和u011合成，则urefts＝u010t010+u011t011，其中t010是工作模态u010的工作时间，t011是工作模态u011的工作时间，且有ts＝t010+t011+t000，其中t000为工作模态u010和u011不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(22)确定工作模态u010、u011以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：如图10c所示，若电压矢量uref位于第三扇区，由工作模态u011和u101合成，则urefts＝u011t011+u101t101，其中t011是工作模态u011的工作时间，t101是工作模态u101的工作时间，且有ts＝t011+t101+t111，其中t111为工作模态u011和u101不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(24)确定工作模态u011、u101以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：如图10d所示，若电压矢量uref位于第四扇区，由工作模态u101和u100合成，则urefts＝u101t101+u100t100，其中t101是工作模态u101的工作时间，t100是工作模态u100的工作时间，且有ts＝t101+t100+t111，其中t111为工作模态u101和u100不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设uref与α轴的夹角为θ，三相pwm整流器直流母线电压为udc，则有：由式(26)确定工作模态u101、u100以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：参见图11a、11b、11c、11d，为本实施例提供的四个扇区对应的开关序列示意图，每个开关序列示意图与上文中的电压矢量所在的扇区相对应，例如图10a中的电压矢量是位于第一扇区，则图11a所示的开关序列同样是第一扇区的，以此类推。若电压矢量uref位于第一扇区时，生成第一切换序列如图11a所示，当前周期开始时工作模态u100处于工作状态，让工作模态u100持续工作t100时间到达图11a中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t000时间到达图11a中所示b点，然后切换至工作模态u010，工作模态u010工作t010时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u010继续工作至第二周期的t010时间结束，即图11a中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t000时间结束，即图11a中所示d点，最后切换至工作模态u100并工作至第二周期结束。如图11a下方的a、b、c三相桥臂控制所示，a相桥臂的s2处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；b相桥臂的s2处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；c相桥臂一直是低电平，即一直维持上功率开关管关断、下功率开关管开通的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，a相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，b相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，即开关共2次。若电压矢量uref位于第二扇区时，生成第二切换序列如图11b所示，当前周期开始时工作模态u010处于工作状态，让工作模态u010持续工作t010时间到达图11b中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t000时间到达图11b中所示b点，然后切换至工作模态u011，工作模态u011工作t011时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u011继续工作至第二周期的t011时间结束，即图11b中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t000时间结束，即图11b中所示d点，最后切换至工作模态u010并工作至第二周期结束。如图11b下方的a、b、c三相桥臂控制所示，b相桥臂的s1处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通，在s3处从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；c相桥臂的s2处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；a相桥臂一直是低电平，即一直维持上功率开关管关断、下功率开关管开通的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，b相桥臂的上功率开关管关断一次和开通一次、下功率开关管开通一次和关断一次，c相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，即开关共3次。若电压矢量uref位于第三扇区时，生成第三切换序列如图11c所示，当前周期开始时工作模态u011处于工作状态，让工作模态u011持续工作t011时间到达图11c中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t111时间到达图11c中所示b点，然后切换至工作模态u101，工作模态u101工作t101时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u101继续工作至第二周期的t101时间结束，即图11c中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t111时间结束，即图11c中所示d点，最后切换至工作模态u011并工作至第二周期结束。如图11c下方的a、b、c三相桥臂控制所示，a相桥臂的s1处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；b相桥臂的s2处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；c相桥臂一直是高电平，即一直维持上功率开关管开通、下功率开关管关断的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，a相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，b相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，即开关共2次。若电压矢量uref位于第四扇区时，生成第四切换序列如图11d所示，当前周期开始时工作模态u101处于工作状态，让工作模态u101持续工作t101时间到达图11d中所示a点，然后切换至零矢量，零矢量持续t111时间到达图11d中所示b点，然后切换至工作模态u100，工作模态u100工作t100时间后本周期结束；在第二周开始后让工作模态u100继续工作至第二周期的t100时间结束，即图11d中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的t111时间结束，即图11d中所示d点，最后切换至工作模态u101并工作至第二周期结束。如图11d下方的a、b、c三相桥臂控制所示，b相桥臂的s1处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断，在s2处从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；c相桥臂的s3处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；a相桥臂一直是高电平，即一直维持上功率开关管开通、下功率开关管关断的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，b相桥臂的上功率开关管开通一次和关断一次、下功率开关管关断一次和开通一次，c相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，即开关共3次。参见图12，为本实施例提供的传统svpwm控制的第一扇区开关序列；在现有方案中，svpwm需要通过在六个不同工作扇区内对六个工作模态的切换来实现对三相pwm整流器的控制，如在第一扇区内工作模态切换序列所示，在一个周期内三相pwm整流器中三相桥臂的6个功率开关管各开关1次，共6次。本发明的三相pwm整流器控制方法根据切换线性系统理论确定整流器的能控性条件，采用四个工作模态数使三相pwm整流器完全能控，在输出同样的直流电压情况下，与svpwm控制策略相比，所采用的电路模态数量减少1/3，三相pwm整流器的功率开关管开关次数减少11/18，从而有效地降低了三相pwm整流器的开关损耗。下面对本发明实施例提供的控制装置进行介绍，下文描述的控制装置与上文描述的控制方法可以相互参照。参见图13，本发明实施例提供的一种三相pwm整流器的控制装置，包括：第一工作模态确定模块100，用于确定三相pwm整流器的四个工作模态；扇区确定模块200，用于根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量，从所述四个工作模态中确定与所述电压矢量对应的扇区；第二工作模态确定模块300，用于利用所述电压矢量所在扇区，确定合成所述电压矢量的两个工作模态；工作时间确定模块400，用于确定所述电压矢量的两个工作模态的两个工作时间；切换序列生成模块500，用于根据所述两个工作时间生成与所述两个工作模态对应的切换序列；直流电压输出模块600，用于根据所述切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，输出三相pwm整流器的直流电压。基于上述实施例，根据系统能控性，所述三相pwm整流器的四个工作模态，包括u100、u110、u011和u001；u110、u010、u001和u101；u100、u010、u011和u101三种组合方式。基于上述实施例，所述扇区确定模块包括：电压分量确定单元，用于根据所述三相pwm整流器需输入的电压矢量uref，生成α轴电压分量uα，以及β轴电压分量uβ；判定参数生成单元，用于利用扇区确定规则生成扇区判定参数n；扇区判定单元，用于利用所述判定参数n确定与所述电压矢量对应的扇区；其中，所述扇区确定规则为：基于上述实施例，所述工作时间确定模块具体用于：利用所述电压矢量uref的α轴电压分量uα，β轴电压分量uβ，以及周期时间，确定两个工作模态的两个工作时间，以及所述电压矢量的两个工作模态在不工作时三相pwm整流器的a、b、c三相桥臂的下功率开关管全开通的时间。基于上述实施例，所述切换序列生成模块具体用于：根据所述两个工作模态，所述两个工作时间，以及与所述两个工作模态对应的零矢量及全开通时间，确定每个周期时间内的切换序列。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12