一种六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用与流程

本发明涉及电力电子与电力传动技术领域，尤其是涉及一种六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用。

背景技术：

目前，常用的交流电机有单相电机和三相电机两种，具体采用哪种相数是由与电机相连的电力系统来决定的，在工业上应用最多的是与三相电源匹配的三相电机。但是随着电力电子技术、变频技术的飞速发展，整个系统对电机定子绕组相数的限制正在逐渐放宽，这就意味着电机定子绕组的相数已经可以被作为一个新的自由参数来选择，这种现象在变频调速电机领域内显现的尤为突出。随着电力电子技术的迅速发展，利用先进的控制技术可以方便的将三相电源变多相电源，因此多相电机得到了迅速的发展。六相双y移30°绕组是多相绕组中应用较多，具有很好发展前景的一种绕组，这种结构的绕组将是交流电机未来发展的一个新方向。交流电机采用六相双y移30°绕组是减少高次谐波、提高电机效率以及提高电机极限容量的有效措施。

双y移30°六相电机在六相逆变器驱动下的接线图如附图1和附图2所示。其中，附图1所示是六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组双中性点连接方式的结构示意图，附图2所示是中六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组单中性点连接方式的结构示意图。定子绕组由两套绕组a1、b1、c1和a2、b2、c2组成，两套绕组之间在电空间上有30°的位移。逆变器102每一相桥臂上的开关元件105处于互补状态，令上桥臂的开关元件105闭合时状态为1，下桥臂的开关元件105闭合时的状态为0，六相桥臂共有2⁶＝64个开关状态。将这64个开关状态下电机绕组相电压利用式1-1进行坐标变换，变换至αβ、z1z2、o1o2三个相互垂直的子平面其中，αβ平面与电机电磁转矩有关，这个平面上的电流可以产生电磁转矩，z1z2平面和o1o2平面与电磁转矩无关，其平面上的电流不会产生电磁转矩，却会增加电机的定子铜耗。可以得到如附图3至附图6所示的电压空间矢量分布图，附图3所示为六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组单中性点或双中性点连接方式在αβ平面下的矢量分布示意图；附图4所示为六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组单中性点或双中性点连接方式在z1z2平面下的矢量分布示意图；附图5所示为六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组单中性点连接方式在o1o2平面下的矢量分布示意图；附图6所示为六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组双中性点连接方式在o1o2平面下的矢量分布示意图。在附图3至附图6中，矢量标号的二进制值对应a1、a2、b1、b2、c1、c2相的状态。

在附图3所示的平面坐标系中，根据相同的幅值、不同的相角将64个矢量分为以下四类：

长矢量：标号为48、56、60、28、12、14、15、7、3、35、49的矢量；

中矢量：标号为32、53、58、16、40、61、20、62、8、29、4、46、31、10、5、47、2、23、1、43、55、34、59、17的矢量；

短矢量：标号为54、25、36、26、45、22、9、38、27、37、18、41的矢量；

零矢量：标号为0、21、42、63的矢量。

其中，上述长矢量、中矢量、短矢量又合称为有效矢量、非零矢量。

如附图3至附图6所示，可以看出αβ平面中电压幅值最大的矢量对应于z1z2平面幅值最小的矢量，αβ平面中电压幅值最小的矢量对应于z1z2平面幅值最大的矢量。值得注意的是不管是一个中性点还是两个中性点，在αβ平面和z1z2平面的矢量分布图一致，中性点相连与否只影响了o1o2平面的电压分布，当电机采用两个中性点时，不用考虑o1o2平面的电压影响，因为此时o1o2平面的电压为零。

当采用双中性点时，可以忽略o1o2子平面的影响，此时调制方法需要同时兼顾αβ和z1z2子空间电压要求，系统的维数也变为四维，因此在每个采样周期内必须选择四个非零空间电压矢量来满足αβ和z1z2子平面四轴上的需求，除了四个非零矢量(u¹、u²、u³、u⁴)外，还需要零矢量(u⁵)用来满足时间轴的约束条件。一般而言，可以选取附图3中αβ子空间幅值最大的12个非零矢量，这些矢量把αβ子空间划分为12个扇区，当期望电压矢量位于某一个扇区时，可以选择该扇区两侧的四个非零矢量，这些空间电压矢量的作用时间必须满足如下方程组，式1-2为一个五元一次方程组：

求解上述方程需要较大的计算量，不适合在线计算，在程序实际运行时，可以进行离线运算，得到不同扇区下矢量作用的时间，通过对uα、uβ在不同扇区时的判断，直接得到相应的时间计算公式。

以α轴位置所在的第一扇区为例，此时会选择标号为51、49、48、56的四个大矢量(也称长矢量)，其中矢量51和48在o1o2平面的电压为零，不会引起谐波电流，但矢量49和56在o1o2平面存在不为零的分量，虽然两个分量的大小相等，方向相反，但是这个矢量由于不与扇区一中参考电压矢量对称，因此这两个矢量的作用时间不会相同，因此会在o1o2产生电压分量，引起这个平面上的谐波电流。

双y移30°六相电机在电机设计上，一般采用两套绕组中性点分开的双中性点接法，以减少两套绕组之间的环流，因此目前针对双y移30°六相电机的调制方法以两套绕组中性点分开的工况为主。然而，当六相电机发生缺相故障时，需要利用两个中性点相连，以获得定子电流控制上更多的自由度。缺相故障随时都有可能发生，实时改变中性点连接方式较为困难，因此迫切需要开发出一种适应于单中性点双y移30°六相电机的空间矢量调制方法。

传统针对双中性点的空间矢量调制(svpwm，spacevectorpulsewidthmodulation)方法若直接用于单中性点的双y移30°六相电机，由于传统调制方式没有考虑两套绕组之间来回流动的环流，在定子电流上会出现3m(m＝1，3，5…)次的谐波电流，虽然该谐波电流不会对电机转矩产生明显影响，但会增加电机的定子损耗，造成电机和变流器效率的下降，严重时会使控制系统误认为发生过流故障而封锁pwm(pulsewidthmodulation)脉冲。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用，以解决传统调制方式增加电机的定子损耗，造成电机和变流器效率的下降，严重时会使控制系统误认为发生过流故障而封锁pwm(pulsewidthmodulation)脉冲的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种六相电机空间矢量调制方法的技术实现方案，一种六相电机空间矢量调制方法，用于逆变器调制，包括以下步骤：

s101：计算并判断参考电压矢量uref^*在αβ平面中所处的扇区；

s102：根据所述参考电压矢量uref^*所在的扇区，选择与该扇区最近的四个相邻非零长矢量，并计算所述非零长矢量在o1o2平面的分量大小和作用时间；

s103：确定抑制o1o2平面谐波的零矢量并计算其作用时间；

s104：根据非零长矢量的作用时间，及抑制o1o2平面谐波的零矢量作用时间对矢量位置进行分配，并输出脉冲。

优选的，所述步骤s101进一步包括：将经αβ平面控制后产生的参考电压矢量uref^*变换至αβ轴上，根据参考电压矢量uref^*在α轴上的分量uα，及在β轴上的分量uβ进行反正切运算，求出参考电压矢量uref^*的角度θ，通过该角度θ判断所述参考电压矢量uref^*所处的扇区。

优选的，所述步骤s102进一步包括：分别计算四个相邻非零长矢量在o1o2平面的分量大小，根据给定的参考电压矢量uref^*在α轴上的分量uα，及在β轴上的分量uβ，分别计算四个相邻非零长矢量在一个调制周期ts内的作用时间。零矢量包括矢量0、矢量21、矢量42和矢量63，所有零矢量的作用时间之和为调制周期ts减去四个相邻非零长矢量的作用时间之和。

优选的，所述步骤s103进一步包括：当在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量在o1o2平面的合成矢量位于第二象限时，选择矢量42来抵消该在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量的作用，矢量42的作用时间t42为在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量之间差值的绝对值的三分之一。当在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量在o1o2平面的合成矢量位于第四象限时，选择矢量21来抵消该在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量的作用，矢量21的作用时间t21为在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量之间差值的绝对值的三分之一。

优选的，在所述步骤s103中，若矢量42的作用时间t42＜t0或矢量21的作用时间t21＜t0，t0为所有零矢量的作用时间之和，则需要选择矢量0或矢量63填补t0-t42或t0-t21的时间，并依据逆变器的开关元件动作次数最小原则选择矢量0或矢量63进行时间填补。

优选的，在所述步骤s103中，若矢量42的作用时间t42＞t0或矢量21的作用时间t21＞t0，则强制t42＝t0或t21＝t0，此时空间矢量调制达到线性区的最大调制比，无需采用矢量0或矢量63进行时间填补。

优选的，所述步骤s104进一步包括：将一个调制周期ts分为左右对称的两部分，在半个调制周期ts内，将四个相邻的非零长矢量集中排列在一起，按照逆时针的作用顺序每次仅变化一个开关元件的开关状态。选择加入一个零矢量并分配位置，该零矢量的分配位置以不产生多余的开关元件动作为原则，同时根据开关元件动作次数最少原则，选择另一个零矢量作为补充并分配位置，若选择加入的零矢量作用时间大于t0，则限制选择加入的零矢量作用时间t0，并去掉另一个零矢量的作用。

本发明还另外具体提供了一种六相电机空间矢量调制装置的技术实现方案，一种六相电机空间矢量调制装置，用于逆变器调制，包括：

扇区计算判断单元，计算并判断输入参考电压矢量uref^*在αβ平面中所处的扇区；

非零矢量分量计算单元，根据所述参考电压矢量uref^*所在的扇区，选择与该扇区最近的四个相邻非零长矢量，并计算所述非零长矢量在o1o2平面的分量大小和作用时间；

谐波抑制零矢量计算单元，确定抑制o1o2平面谐波的零矢量，并根据所述非零长矢量的作用时间计算抑制o1o2平面谐波的零矢量作用时间；

矢量位置分配单元，根据非零长矢量的作用时间，及抑制o1o2平面谐波的零矢量作用时间对矢量位置进行分配，并输出脉冲。

优选的，所述扇区计算判断单元将经αβ平面控制后产生的参考电压矢量uref^*变换至αβ轴上，根据参考电压矢量uref^*在α轴上的分量uα，及在β轴上的分量uβ进行反正切运算，求出参考电压矢量uref^*的角度θ，通过该角度θ判断所述参考电压矢量uref^*所处的扇区。

优选的，所述非零矢量分量计算单元分别计算四个相邻非零长矢量在o1o2平面的分量大小，根据给定的参考电压矢量uref^*在α轴上的分量uα，及在β轴上的分量uβ，分别计算四个相邻非零长矢量在一个调制周期ts内的作用时间。零矢量包括矢量0、矢量21、矢量42和矢量63，所有零矢量的作用时间之和为调制周期ts减去四个相邻非零长矢量的作用时间之和。

优选的，当在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量在o1o2平面的合成矢量位于第二象限时，所述谐波抑制零矢量计算单元选择矢量42来抵消该在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量的作用，矢量42的作用时间t42为在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量之间差值的绝对值的三分之一。当在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量在o1o2平面的合成矢量位于第四象限时，所述谐波抑制零矢量计算单元选择矢量21来抵消该在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量的作用，矢量21的作用时间t21为在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量之间差值的绝对值的三分之一。

优选的，当矢量42的作用时间t42＜t0或矢量21的作用时间t21＜t0，t0为所有零矢量的作用时间之和，则所述谐波抑制零矢量计算单元选择矢量0或矢量63填补t0-t42或t0-t21的时间，并依据逆变器的开关元件动作次数最小原则选择矢量0或矢量63进行时间填补。

优选的，当矢量42的作用时间t42＞t0或矢量21的作用时间t21＞t0，则所述谐波抑制零矢量计算单元强制t42＝t0或t21＝t0，此时空间矢量调制达到线性区的最大调制比，无需采用矢量0或矢量63进行时间填补。

优选的，一个调制周期ts分为左右对称的两部分，在半个调制周期ts内，所述矢量位置分配单元将四个相邻的非零长矢量集中排列在一起，按照逆时针的作用顺序每次仅变化一个开关元件的开关状态。所述矢量位置分配单元选择加入一个零矢量并分配位置，该零矢量的分配位置以不产生多余的开关元件动作为原则。同时，根据开关元件动作次数最少原则，所述矢量位置分配单元选择另一个零矢量作为补充并分配位置，若选择加入的零矢量作用时间大于t0，则限制选择加入的零矢量作用时间t0，并去掉另一个零矢量的作用。

本发明还另外具体提供了一种六相电机空间矢量调制方法在单中性点双y移30°六相电机控制中应用的技术实现方案。

通过实施上述本发明提供的六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明能够有效电流谐波，降低电机的定子损耗，大幅提升电机和变流器的工作效率，减小控制系统误认为发生过流故障而封锁pwm脉冲技术的现象，提高电机工作的稳定性和可靠性；

(2)本发明在相邻最大四矢量基础上计算矢量作用时间，通过利用矢量42和矢量21抑制o1o2平面的电压，没有增加空间矢量调制计算的复杂度；

(3)本发明采用开关次数最少的原则来分配电压矢量的作用顺序，逆变器的开关损耗相对较少；

(4)本发明应用于单中性点双y移30°六相电机的空间矢量调制，可以抑制单中性点双y移30°六相电机的3m(m＝1，3，5…)次谐波。

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的介绍。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它的实施例。

图1是六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组双中性点连接方式的结构示意图；

图2是六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组单中性点连接方式的结构示意图；

图3是六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组单中性点或双中性点连接方式在αβ平面下的矢量分布示意图；

图4是六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组单中性点或双中性点连接方式在z1z2平面下的矢量分布示意图；

图5是六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组单中性点连接方式在o1o2平面下的矢量分布示意图；

图6是六相逆变器供电下双y移30°六相电机定子绕组双中性点连接方式在o1o2平面下的矢量分布示意图；

图7是本发明六相电机空间矢量调制方法一种具体实施例的主程序流程图；

图8是本发明六相电机空间矢量调制装置一种具体实施例的结构原理框图；

图9是本发明六相电机空间矢量调制方法一种具体实施例的程序流程图；

图10是本发明六相电机空间矢量调制方法一种具体实施例中第一扇区矢量在一个调制周期ts的分配示意图；

图11是本发明六相电机空间矢量调制方法一种具体实施例中第二扇区矢量在一个调制周期ts的分配示意图；

图12是本发明六相电机空间矢量调制方法应用于单中性点双y移30°六相电机的结构原理框图；

图中：101-空间矢量调制装置，102-逆变器，103-整流器，104-双y移30°六相电机，105-开关元件，201-扇区计算判断单元，202-非零矢量分量计算单元，203-谐波抑制零矢量计算单元，204-矢量位置分配单元。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

pwm：pulsewidthmodulation，脉宽调制；

svpwm：spacevectorpwm，空间矢量脉宽调制。

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、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图12所示，给出了本发明六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

下面的具体实施例以本发明具体应用于单中性点双y移30°六相电机的空间矢量调制为例，对空间矢量调制方法、装置及其应用的技术方案进行详细介绍。需要特别说明的是，本发明具体实施例描述的技术方案也可以应用于双中性点双y移30°六相电机的空间矢量调制，或是基于本发明的核心思想，经过适度的改造应用于其它类型多相电机的空间矢量调制，而并不局限于下述实施例中的具体描述。

双y移30°六相电机104具有四个零矢量，分别为矢量0、矢量21、矢量42和矢量63，可以把这四个矢量分为两组，一组是矢量0和矢量63，其在o1o2平面的分量为零，另一组为矢量21和矢量42，其在o1o2平面分量大小相等，方向相反。以第一扇区为例，若能利用零矢量21或42去抵消49和56在o1o2平面的分量，就可以抑制o1o2平面的谐波，并且零矢量的利用，不会改变原矢量时间的计算。

实施例1

如附图7和9所示，一种六相电机空间矢量调制方法的具体实施例，用于逆变器102调制，包括以下步骤：

s101：计算并判断参考电压矢量uref^*在αβ平面中所处的扇区；

s102：根据参考电压矢量uref^*所在的扇区，选择与该扇区最近的四个相邻非零长矢量，并计算非零长矢量在o1o2平面的分量大小和作用时间；

s103：确定抑制o1o2平面谐波的零矢量并计算其作用时间；

s104：根据非零长矢量的作用时间，及抑制o1o2平面谐波的零矢量作用时间对矢量位置进行分配，并输出脉冲。

步骤s101进一步包括：将经αβ平面控制后产生的参考电压矢量uref^*变换至αβ轴上，根据参考电压矢量uref^*在α轴上的分量uα，及在β轴上的分量uβ进行反正切运算，求出参考电压矢量uref^*的角度θ，通过该角度θ判断参考电压矢量uref^*所处的扇区。

在双y移30°六相电机矢量控制中，一般是在αβ平面进行控制，其它平面的电压矢量设定为零以抑制谐波，αβ平面控制后产生的参考电压矢量uref^*变换至αβ轴上，利用公式2-1通过对uα、uβ分量求反正切，即可求出参考电压矢量uref^*的角度θ，通过角度θ即可判断参考电压矢量uref^*所处的扇区。

步骤s102进一步包括：分别计算四个相邻非零长矢量(u¹、u²、u³和u⁴)在o1o2平面的分量大小，根据给定的参考电压矢量uref^*在α轴上的分量uα，及在β轴上的分量uβ，分别计算四个相邻非零长矢量在一个调制周期ts内的作用时间(t1、t2、t3和t4)。零矢量包括矢量0、矢量21、矢量42和矢量63，所有零矢量的作用时间之和为调制周期ts减去四个相邻非零长矢量的作用时间之和。

下面以第一扇区和第二扇区为例对步骤s102的具体过程进行说明。

根据步骤s101计算出参考电压矢量uref^*所在扇区之后，就可以选择与该扇区最近的四个相邻的非零矢量，若参考电压矢量uref^*位于第一扇区，则选择矢量51(即u¹)、矢量49(即u²)、矢量48(即u³)和矢量56(即u⁴)这四个相邻的非零矢量。矢量51和矢量48在o1o2平面上的分量为零，矢量49和矢量56在o1o2平面的分量大小可以表示为：

其中，为矢量49在o1轴的分量，为矢量49在o2轴的分量，为矢量56在o1轴的分量，为矢量56在o2轴的分量，ua1为a1相电压，ub1为b1相电压，uc1为c1相电压，ua2为a2相电压，ub2为b2相电压，uc2为c2相电压，udc为逆变器102的中间直流电压。

在给定的参考电压矢量uref^*分量uα、uβ的条件下，根据伏秒平衡原理，矢量49和矢量56，矢量51和矢量48在一个调制周期ts(即包括零矢量和非零矢量在内的所有矢量作用时间之和)内的作用时间可以表示为：

此时，零矢量需要作用的时间为t0＝ts-t51-t49-t48-t56，t0为所有零矢量的作用时间之和。其中，t49为矢量49的作用时间(即t1)，t56为矢量56的作用时间(即t2)，t51为矢量51的作用时间(即t3)，t48为矢量48的作用时间(即t4)。

若参考电压矢量uref^*位于第二扇区，则选择矢量49、矢量48、矢量56和矢量60这四个相邻的非零矢量。矢量48和矢量60在o1o2平面上的分量为零，矢量49和矢量56在o1o2平面的分量大小与式2-2、式2-3一致，并且矢量49和矢量56在一个调制周期ts内的作用时间t49和t56与式2-4、式2-5一致，矢量48和矢量60在一个调制周期ts内的作用时间t48和t60如下：

此时，零矢量需要作用的时间为t0＝ts-t49-t48-t56-t60。

其中，t48为矢量48的作用时间，t60为矢量60的作用时间。

上述式2-2至式2-9仅是本实施例所述方法对参考电压矢量uref^*位于扇区1和扇区2时的情况进行的举例，非零长矢量在o1o2平面的分量大小和作用时间会根据参考电压矢量uref^*所在的不同扇区而发生变化。

步骤s103进一步包括：当在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量在o1o2平面的合成矢量位于第二象限时，选择矢量42来抵消该在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量的作用，矢量42的作用时间t42为在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量之间差值的绝对值的三分之一。当在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量在o1o2平面的合成矢量位于第四象限时，选择矢量21来抵消该在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量的作用，矢量21的作用时间t21为在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量之间差值的绝对值的三分之一。

在步骤s103中，若矢量42的作用时间t42＜t0或矢量21的作用时间t21＜t0，t0为所有零矢量的作用时间之和，则需要选择矢量0或矢量63填补t0-t42或t0-t21的时间，并依据逆变器102的开关元件105动作次数最小原则选择矢量0或矢量63进行时间填补。若矢量42的作用时间t42＞t0或矢量21的作用时间t21＞t0，则强制t42＝t0或t21＝t0，此时空间矢量调制达到线性区的最大调制比，无需采用矢量0或矢量63进行时间填补。

下面以第一扇区和第二扇区为例对步骤s103的具体过程进行说明。

当参考电压矢量uref^*位于第一扇区时，矢量49与参考电压矢量uref^*的夹角比矢量56与参考电压矢量uref^*的夹角小，因此矢量49的作用时间t49比矢量56的作用时间t56长，因此矢量49和矢量56在附图5所示o1o2平面中的合成矢量位于第二象限，由于(零)矢量42位于第四象限，因此可以利用矢量42来抵消矢量49和矢量56的作用。按照矢量合成理论，矢量42的作用时间可以表示为：

当参考电压矢量uref^*位于第二扇区时，由于矢量49与参考电压矢量uref^*的夹角比矢量56与参考电压矢量uref^*的夹角大，因此矢量49的作用时间t49比矢量56的作用时间t56小，因此矢量49和矢量56在附图5所示o1o2平面中的合成矢量位于第四象限，由于(零)矢量21位于第四象限，因此可以利用矢量21来抵消矢量49和矢量56的作用。按照矢量合成理论，矢量21的作用时间也可以表示为：

若t42＜t0(t0为所有零矢量的作用时间之和)或者t21＜t0，则需要选择(零)矢量0或(零)矢量63去填补t0-t42或t0-t21的时间，选择矢量0或矢量63的依据是开关元件105的动作次数最少。若t42＞t0或者t21＞t0，则强制限制t42＝t0或者t21＝t0，此时空间矢量调制达到线性区的最大调制比，无需采用矢量0或矢量63补充。

步骤s104进一步包括：将一个调制周期ts分为左右对称的两部分，在半个调制周期ts内，将四个相邻的非零长矢量集中排列在一起，按照逆时针的作用顺序每次仅变化一个开关元件105的开关状态。选择加入一个零矢量并分配位置，该零矢量的分配位置以不产生多余的开关元件105动作为原则，同时根据开关元件105动作次数最少原则，选择另一个零矢量作为补充并分配位置，若选择加入的零矢量作用时间大于t0，则限制选择加入的零矢量作用时间t0，并去掉另一个零矢量的作用。

下面以第一扇区和第二扇区为例对步骤s104的具体过程进行说明。

在第一扇区中，为了使电压矢量对称分布，需将一个调制周期分为左右对称的两部分，在半个调制周期内，四个相邻的非零矢量按照逆时针的作用顺序每次只会变化一个开关状态，因此将这四个非零矢量集中排列在一起，为了使加入的(零)矢量42不产生多余的开关动作，将矢量42排列在矢量56的后部。根据开关次数最少原则，选择(零)矢量63作为补充，并将矢量63排列在矢量51的前部，最后得到在第一扇区时电压矢量的分配顺序和作用时间如附图10所示。若t42＞t0，则限制t42＝t0，并去掉附图10中矢量63的作用。

在第二扇区中，需加入的零矢量为矢量21，按照开关次数最少的原则，第二扇区的电压矢量分配顺序和作用时间如附图11所示。

从附图10和附图11中可以看出，在从零矢量到非零矢量的切换过程中，逆变器102只有两相桥臂的开关状态发生变化，非零矢量的切换过程只有一相桥臂的开关状态发生变化，在一个调制周期ts内，六相上桥臂最多只发生14次开关动作，逆变器102的开关损耗相对较少。

当参考电压矢量uref^*位于其它扇区时的实现方法也可以参照第一扇区和第二扇区的方式来实现，在此不再赘述。

实施例2

如附图8所示，一种六相电机空间矢量调制装置的具体实施例，用于逆变器102调制，空间矢量调制装置101包括：

扇区计算判断单元201，计算并判断输入参考电压矢量uref^*在αβ平面中所处的扇区；

非零矢量分量计算单元202，根据参考电压矢量uref^*所在的扇区，选择与该扇区最近的四个相邻非零长矢量，并计算非零长矢量在o1o2平面的分量大小和作用时间；

谐波抑制零矢量计算单元203，确定抑制o1o2平面谐波的零矢量，并根据非零长矢量的作用时间计算抑制o1o2平面谐波的零矢量作用时间；

矢量位置分配单元204，根据非零长矢量的作用时间，及抑制o1o2平面谐波的零矢量作用时间对矢量位置进行分配，并输出脉冲。

扇区计算判断单元201将经αβ平面控制后产生的参考电压矢量uref^*变换至αβ轴上，根据参考电压矢量uref^*在α轴上的分量uα，及在β轴上的分量uβ进行反正切运算，求出参考电压矢量uref^*的角度θ，通过该角度θ判断参考电压矢量uref^*所处的扇区。

非零矢量分量计算单元202分别计算四个相邻非零长矢量在o1o2平面的分量大小，根据给定的参考电压矢量uref^*在α轴上的分量uα，及在β轴上的分量uβ，分别计算四个相邻非零长矢量在一个调制周期ts的作用时间。零矢量包括矢量0、矢量21、矢量42和矢量63，所有零矢量的作用时间之和为调制周期ts减去四个相邻非零长矢量的作用时间之和。

当在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量在o1o2平面的合成矢量位于第二象限时，谐波抑制零矢量计算单元203选择矢量42来抵消该在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量的作用，矢量42的作用时间t42为在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量之间差值的绝对值的三分之一。当在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量在o1o2平面的合成矢量位于第四象限时，谐波抑制零矢量计算单元203选择矢量21来抵消该在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量的作用，矢量21的作用时间t21为在o1o2平面上分量不为零的两个非零长矢量之间差值的绝对值的三分之一。

当矢量42的作用时间t42＜t0或矢量21的作用时间t21＜t0，t0为所有零矢量的作用时间之和，则谐波抑制零矢量计算单元203选择矢量0或矢量63填补t0-t42或t0-t21的时间，并依据逆变器102的开关元件105动作次数最小原则选择矢量0或矢量63进行时间填补。

当矢量42的作用时间t42＞t0或矢量21的作用时间t21＞t0，则谐波抑制零矢量计算单元203强制t42＝t0或t21＝t0，此时空间矢量调制达到线性区的最大调制比，无需采用矢量0或矢量63进行时间填补。

将一个调制周期ts分为左右对称的两部分，在半个调制周期ts内，矢量位置分配单元204将四个相邻的非零长矢量集中排列在一起，按照逆时针的作用顺序每次仅变化一个开关元件105的开关状态。矢量位置分配单元204选择加入一个零矢量并分配位置，该零矢量的分配位置以不产生多余的开关元件105动作为原则。同时，根据开关元件105动作次数最少原则，矢量位置分配单元204选择另一个零矢量作为补充并分配位置，若选择加入的零矢量作用时间大于t0，则限制选择加入的零矢量作用时间t0，并去掉另一个零矢量的作用。

实施例2中其余部分更加详细的技术方案可以具体参照实施例1中的相应描述。

实施例3

如附图12所示，一种如实施例1所述六相电机空间矢量调制方法在单中性点双y移30°六相电机控制中应用的具体实施例。输入交流电经过整流器103转换成直流电，空间矢量调制装置101向逆变器102输出控制脉冲，逆变器102在空间矢量调制装置101的调制下将直流电转换成交流电并输出至双y移30°六相电机104。

通过实施本发明具体实施例描述的六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用能够有效电流谐波，降低电机的定子损耗，大幅提升电机和变流器的工作效率，减小控制系统误认为发生过流故障而封锁pwm脉冲技术的现象，提高电机工作的稳定性和可靠性；

(2)本发明具体实施例描述的六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用在相邻最大四矢量基础上计算矢量作用时间，通过利用矢量42和矢量21抑制o1o2平面的电压，没有增加空间矢量调制计算的复杂度；

(3)本发明具体实施例描述的六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用采用开关次数最少的原则来分配电压矢量的作用顺序，逆变器的开关损耗相对较少；

(4)本发明具体实施例描述的六相电机空间矢量调制方法及其装置应用于单中性点双y移30°六相电机的空间矢量调制，可以抑制单中性点双y移30°六相电机的3m(m＝1，3，5…)次谐波。

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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。