空间矢量脉宽调制方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及脉宽调制技术领域，尤其涉及一种空间矢量脉宽调制方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.在交流调速系统中，正弦脉宽调制(sinusoidal pwm，spwm)和空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation，svpwm)是应用最为广泛的两种调制方式，spwm是直接将三角载波信号和生成的调制信号进行比较生成相应的脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)波，实现起来相对比较容易。
3.而spwm则是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形接近于理想的正弦波形。svpwm与传统的spwm不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。svpwm技术与spwm相比较，绕组电流波形的谐波成分小，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更易于实现数字化。
4.然而，svpwm运算复杂，需要进行扇区判断和空间矢量组合等过程，占据了微处理器的大量时间，导致交流调速系统中的响应时间过慢。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种空间矢量脉宽调制方法、装置、设备及存储介质，旨在提高交流调速系统的响应速度。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种空间矢量脉宽调制方法，其包括：
7.获取三相电压，所述三相电压包括第一相电压、第二相电压以及第三相电压；
8.对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果；
9.根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间；
10.根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间；
11.根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信号。
12.第二方面，本发明实施例还提供了一种空间矢量脉宽调制装置，其包括：
13.获取单元，用于获取三相电压，所述三相电压包括第一相电压、第二相电压以及第三相电压；
14.处理单元，用于对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果；根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时
间、第二开关时间以及第三开关时间；根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间；根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信号。
15.第三方面，本发明实施例还提供了一种空间矢量脉宽调制设备，其包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
16.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现上述方法。
17.本发明实施例提供了一种空间矢量脉宽调制方法、装置、设备及存储介质。其中，所述方法包括：获取三相电压，所述三相电压包括第一相电压、第二相电压以及第三相电压；对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果；根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间；根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间；根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信号。本发明实施例可以根据三相电压的大小关系(排序结果)直接推导出开关管的开关时间，本方案不需要进行扇区判断，所以不需要进行空间矢量组合等运算，提高了交流调速系统的响应速度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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。
19.图1为本发明实施例提供的空间矢量脉宽调制方法的应用场景示意图；
20.图2为本发明实施例提供的空间矢量脉宽调制方法的流程示意图；
21.图3为本发明实施例提供的空间矢量脉宽调制方法的一具体流程示意图；
22.图4为本发明另一实施例提供的空间矢量脉宽调制方法的流程示意图；
23.图5为本发明实施例提供的空间矢量脉宽调制方法中过调制方法的一流程框架示意图；
24.图6为本发明实施例提供的空间矢量脉宽调制方法中过调制方法的一具体流程示意图；
25.图7为本发明实施例提供的空间矢量脉宽调制方法以及过调制方法的一整体流程框架示意图；
26.图8为本发明实施例提供的空间矢量脉宽调制方法以及过调制方法的一具体的整体流程示意图；
27.图9为本发明实施例提供的一空间电压矢量图；
28.图10为本发明实施例提供的一空间电压矢量局部图；
29.图11为本发明实施例提供的过调制处理前后的波形比较图；
30.图12为本发明实施例提供的空间矢量脉宽调制装置的示意性框图；
31.图13为本发明实施例提供的空间矢量脉宽调制设备的示意性框图。
具体实施方式
32.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做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。
33.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
34.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
35.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
36.本发明实施例提供了一种空间矢量脉宽调制方法、装置、设备及存储介质。
37.本发明实施例中的空间矢量脉宽调制方法应用于空间矢量脉宽调制装置，空间矢量脉宽调制装置设置于空间矢量脉宽调制设备，空间矢量脉宽调制设备中设置有一个或多个处理器、存储器，以及一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储于存储器中，并配置为由处理器执行以实现空间矢量脉宽调制方法；空间矢量脉宽调制设备可以是终端，空间矢量脉宽调制设备还可以是一台服务器，或者多台服务器组成的服务集群。
38.如图1所示，图1为本发明实施例空间矢量脉宽调制方法的场景示意图，
39.本发明实施例中空间矢量脉宽调制场景中包括空间矢量脉宽调制切换设备100，空间矢量脉宽调制设备100中集成有空间矢量脉宽调制装置，运行空间矢量脉宽调制对应的存储介质，以执行空间矢量脉宽调制的步骤。
40.可以理解的是，图1所示空间矢量脉宽调制方法的具体应用场景中的空间矢量脉宽调制设备，或者空间矢量脉宽调制设备中包含的装置并不构成对本发明实施例的限制，即，空间矢量脉宽调制方法的具体应用场景中包含的设备数量、设备种类，或者各个设备中包含的装置数量、装置种类不影响本发明实施例中技术方案整体实现，均可以算作本发明实施例要求保护技术方案的等效替换或衍生。
41.本发明实施例中空间矢量脉宽调制设备100主要用于：获取三相电压，所述三相电压包括第一相电压、第二相电压以及第三相电压；对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果；根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间；根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间；根
据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信号。
42.本发明实施例中该空间矢量脉宽调制设备100可以是独立的空间矢量脉宽调制设备，也可以是空间矢量脉宽调制设备组成的空间矢量脉宽调制设备网络或空间矢量脉宽调制设备集群，
43.例如，本发明实施例中所描述的空间矢量脉宽调制设备100，其包括但不限于计算机、网络主机、单个网络空间矢量脉宽调制设备、多个网络空间矢量脉宽调制设备集或多个空间矢量脉宽调制设备构成的云空间矢量脉宽调制设备。其中，云空间矢量脉宽调制设备由基于云计算(cloud computing)的大量计算机或空间矢量脉宽调制方式切换设备构成。
44.本领域技术人员可以理解，图1中示出的应用环境，仅仅是与本发明方案一种应用场景，并不构成对本发明方案应用场景的限定，其他的应用环境还可以包括比图1中所示更多或更少的空间矢量脉宽调制设备，或者空间矢量脉宽调制设备网络连接关系，例如图1中仅示出1个空间矢量脉宽调制设备，可以理解的，该空间矢量脉宽调制方法的具体应用场景还可以包括一个或多个其他空间矢量脉宽调制设备，具体此处不作限定；该空间矢量脉宽调制设备100中还可以包括存储器。
45.图2是本发明实施例提供的空间矢量脉宽调制方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括以下步骤s110-s150。
46.s110、获取三相电压，所述三相电压包括第一相电压、第二相电压以及第三相电压。
47.本实施例中，第一相电压、第二相电压以及第三相电压分别以ua、ub以及uc表示。
48.s120、对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果。
49.具体地，对按照从大到小的顺序对ua、ub以及uc进行排序，并将ua、ub以及uc中值最大的相电压定义为u
max
、将ua、ub以及uc中值排中间的相电压定义为u
mid
，将ua、ub以及uc中值最小的相电压定义为u
min
，此时，排序结果为(u
max
，u
mid
，u
min
)。
50.s130、根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间。
51.在一些实施例中，基于预设的第一开关时间计算公式确定所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间，其中，第一开关时间计算公式为：
[0052][0053]
其中，t
cm1
为所述第一开关时间，t
cm2
为所述第二开关时间，t
cm3
为所述第三开关时间，u
max
为所述排序结果中值最大的相电压，所述u
mid
为所述排序结果中值排中间的相电压，u
min
为所述排序结果中值最小的相电压，u
dc
为母线电压，ts调制周期采样时间。
[0054]
s140、根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关
时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间。
[0055]
在一些实施例中，步骤s140包括：若所述第一相电压大于所述第二相电压，且所述第二相电压大于所述三相电压，则将所述第一开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第二开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第三开关时间确定为所述第三相开关管开关时间；
[0056]
若所述第二相电压大于所述第一相电压，且所述第一相电压大于所述三相电压，则将所述第二开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第一开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第三开关时间确定为所述第三相开关管开关时间；
[0057]
若所述第二相电压大于所述第三相电压，且所述第三相电压大于所述一相电压，则将所述第三开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第一开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第二开关时间确定为所述第三相开关管开关时间；
[0058]
若所述第三相电压大于所述第二相电压，且所述第二相电压大于所述一相电压，则将所述第三开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第二开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第一开关时间确定为所述第三相开关管开关时间；
[0059]
若所述第三相电压大于所述第一相电压，且所述第一相电压大于所述二相电压，则将所述第二开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第三开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第一开关时间确定为所述第三相开关管开关时间；
[0060]
若所述第一相电压大于所述第三相电压，且所述第三相电压大于所述二相电压，则将将所述第一开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第三开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第二开关时间确定为所述第三相开关管开关时间。
[0061]
为了更好地理解第一开关时间t
cm1
、第二开关时间t
cm2
以及所述第三开关时间t
cm3
与第一相开关管开关时间ta、第二相开关管开关时间tb以及第三相开关管开关时间tc之间的关系，请参阅表1，表1为三相电压大小各相开关管开关时间的关系：
[0062]
表1
[0063][0064]
s150、根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信号。
[0065]
具体地，根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成调制波；然后将所述调制波与预设的载波进行比较，生成所述脉宽调制信号。
[0066]
为了进一步理解本实施例提供的空间矢量脉宽调制方法，请参阅图3，图3为本实施例提供的空间矢量脉宽调制方法的一具体流程示意图。
[0067]
综上所述，本实施例获取三相电压，所述三相电压包括第一相电压、第二相电压以及第三相电压；对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果；根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间；根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间；根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信号。本发明实施例可以根据三相电压的大小关系直接推导出开关管的开关时间，本方案不需要进行扇区判断，所以不需要进行空间矢量组合等运算，提高了交流调速系统的响应速度。
[0068]
图4是本发明另一实施例提供的一种空间矢量脉宽调制方法的流程示意图。本实施例在图2对应的实施例的基础上增加了过调制计算，使电压不发生畸变的同时提高母线电压的利用率。如图4所示，本实施例的空间矢量脉宽调制方法包括步骤s210-s280。
[0069]
s210、获取三相电压，所述三相电压包括第一相电压、第二相电压以及第三相电压。
[0070]
s220、对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果。
[0071]
其中，步骤s210与步骤s220与图2对应实施例中的步骤s110与步骤s120类似，具体此处不作赘述。
[0072]
s230、根据所述排序结果以及母线电压确定参考电压矢量的过调制情况，若所述过调制情况为无过调制，则执行步骤s240，若过调制情况为过调制一区，则执行步骤s250，若过调制情况为过调制二区，则执行步骤s260。
[0073]
本实施例中，具体地，包括：根据所述排序结果确定所述参考电压矢量，然后判断所述参考电压矢量是否大于三分之二的母线电压；若大于三分之二的母线电压，则确定所述参考电压矢量位于过调制二区；若小于或等于三分之二的母线电压，则确定所述排序结果中值最大的相电压与值最小的相电压间的差值是否大于母线电压；若大于母线电压，则确定所述参考电压矢量位于过调制一区；若小于或等于母线电压，则确定所述参考电压矢量无过调制。
[0074]
s240、根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间。
[0075]
本实施例中，如果该过调制情况为无过调制，则根据所述排序结果以及预设的开关时间计算公式确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间，其中，本步骤与图2对应实施例中的步骤s130类似，具体此处不作赘述。
[0076]
s250、根据伏秒平衡原理对所述三相电压进行缩放处理，并基于缩放处理后的三相电压确定所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间。
[0077]
具体地，根据等比例缩放公式对所述三相电压进行缩放处理，其中，等比例缩放公式为：
[0078][0079]
其中，u
ga
为缩放处理后的第一相电压，u
gb
为缩放处理后的第二相电压，u
gc
为缩放处理后的第三相电压，u
max
为所述排序结果中值最大的相电压，所述u
mid
为所述排序结果中值排中间的相电压，u
min
为所述排序结果中值最小的相电压，ua为第一相电压、ub为第二相电压、uc为第三相电压，ur＝-u
mid
。
[0080]
然后对u
ga
、u
gb
以及u
gc
占空比电压进行限制到0～1，再根据预设的第二开关时间计算公式确定所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间，其中，所述第二开关时间计算公式为：
[0081][0082]
其中，t
cm1
为所述第一开关时间，t
cm2
为所述第二开关时间，t
cm3
为所述第三开关时间，u
ga
为缩放处理后的第一相电压，u
gb
为缩放处理后的第二相电压，u
gc
为缩放处理后的第三相电压，ts调制周期采样时间。
[0083]
s260、根据六拍阶梯模式对所述三相电压进行缩放处理，并基于缩放处理后的三相电压确定所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间。
[0084]
具体地，根据六拍阶梯模式对应的六拍阶梯公式对所述三相电压进行缩放处理，其中，六拍阶梯公式为：
[0085][0086]
其中，u
ga
为缩放处理后的第一相电压，u
gb
为缩放处理后的第二相电压，u
gc
为缩放处理后的第三相电压，ua为第一相电压、ub为第二相电压、uc为第三相电压，u
dc
为母线电压；当u
mid
≤0且时，ur＝u
dc-u
max
；当u
mid
＞0且时，ur＝-u
min
，u
max
为所述排序结果中值最大的相电压，所述u
mid
为所述排序结果中值排中间的相电压，u
min
为所述排序结果中值最小的相电压。
[0087]
然后对u
ga
、u
gb
以及u
gc
占空比电压进行限制到0～1，再根据预设的第二开关时间计算公式确定所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间，其中，所述第二开关时间计算公式如公式(3)所示。
[0088]
s270、根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开
关管开关时间以及第三相开关管开关时间。
[0089]
当根据s240、s250或s260得到第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间之后，根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间。
[0090]
其中，第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间的具体确定方法与图2对应实施例中的步骤s140类似，具体此处不作赘述。
[0091]
s280、根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信号。
[0092]
具体地，根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成调制波；然后将所述调制波与预设的载波进行比较，生成所述脉宽调制信号。
[0093]
为了进一步理解本实施例提供的空间矢量脉宽调制方法中的过调制方法，请参阅图5，图5为本实施例提供的空间矢量脉宽调制方法中过调制方法的一流程框架示意图；请参阅图6，图6为本实施例提供的空间矢量脉宽调制方法中过调制方法的一具体流程示意图。
[0094]
请参阅图7，图7为本实施例提供的空间矢量脉宽调制方法以及过调制方法的一整体流程框架示意图；请参阅图8，图8为本实施例提供的空间矢量脉宽调制方法中空间矢量脉宽调制方法以及过调制方法的一具体的整体流程示意图。
[0095]
综上所述，本实施例不仅可以提高交流调速系统的响应速度，还可以对电压进行过调制计算，使电压不发生畸变的同时提高母线电压的利用率。
[0096]
以下对本实施例中空间矢量脉宽调制以及过调制的方法分别进行推导说明：
[0097]
(一)空间矢量脉宽调制推导：
[0098]
1.1扇区与电压的关系：
[0099]
按照传统的变换，请参阅图9，图9为本实施例提供的一空间电压矢量图，首先需要确定u
ref
电压矢量处于哪个扇区，然后再用所处扇区的两个基本矢量合成所需矢量u
ref
，假定电压矢量落在第i扇区，那么可知：
[0100]0°
＜arctan(u
β
/u
α
)＜60
°
[0101]
判断合成电压矢量uref落在第几扇区的充分必要条件，该充分必要条件如表2所示：
[0102]
表2
[0103][0104]
参考电压矢量u
ref
所在的扇区完全由u
β
，三式决定，因此令：
[0105][0106]
定义当u1》0，则a＝1，否则a＝0；若u 2》0，则b＝1，否则b＝0；若u3》0，则c＝1，否则c＝0。可以看出a，b，c之间共有八种组合，但由判断扇区的公式可知a，b，c不会同时为1或同时为0，所以实际的组合是六种，a，b，c组合取不同的值对应着不同的扇区，并且是一一对应的，因为可以由a，b，c的组合判断所在的扇区。为区别六种状态，令n＝4*c+2*b+a。扇区与n的对应关系如表3所示，其中，u1、u2、u3、a、b以及c为中间推导数据，：
[0107]
表3
[0108]
n315462扇区号iiiiiiivvvi
[0109]
现将电压转换到三相静止的坐标系上进行计算，可得：
[0110][0111][0112]
当为1扇区时，n＝3，a＝1，b＝1，c＝0，所以可得到:
[0113][0114]
将(5)式代入上式中可得：
[0115][0116]
依照上述流程可推出其他扇区的各电压的关系：
[0117]
扇区2：
[0118][0119]
扇区3：
[0120][0121]
扇区4：
[0122][0123]
扇区5：
[0124][0125]
扇区6：
[0126][0127]
通过以上方式找出6个扇区和电压ua、ub、uc之间的关系。
[0128]
1.2作用时间与电压关系：
[0129]
传统svpwm中三个时间的表达式为：
[0130][0131]
将两相静止坐标系上的两个非零时间矢量转换到三相静止坐标系，各扇区如下：
[0132]
扇区1：
[0133][0134]
扇区2：
[0135][0136]
扇区3：
[0137][0138]
扇区4：
[0139][0140]
扇区5：
[0141][0142]
扇区6：
[0143][0144]
结合扇区与电压之间的关系，最终可根据公式将六个扇区的作用时间用统一的公
式进行归纳：
[0145][0146]
其中，u为逆变器输出的最大电压，为2udc/3，由上推出了本文快速svpwm中基本矢量作用时间与电压的关系。
[0147]
1.3开关时刻与电压关系
[0148]
根据七段式开关顺序进行开关时刻计算，有公式(7段)：
[0149][0150]
所以将扇区作用时间带入上式就可得到开关时刻与电压的关系：
[0151][0152]
t
aon
、t
bon
以及t
con
为中间推导数据。
[0153]
其中，上述公式(7)即公式(1)，由1.3推出本文快速svpwm算法中开关管开关时刻与电压大小的关系，由公式(6)和公式(7)可以直接根据三相电压的大小判断开关时刻的顺序，最后推导出入表1所示的三相电压大小各相开关管开关时间的关系。
[0154]
因此可根据本文的快速svpwm实现的大致过程就是首先利用ua、ub、uc得到t
cm1
，t
cm2
，t
cm3
的顺序，然后根据推导出的t
cm1
，t
cm2
，t
cm3
和电压大小的关系得到开关时间，最终由开关时间和三角载波比较生成pwm波。
[0155]
(一)过调制算法推导：
[0156]
因为受逆变器最大输出电压的限制，当调制比超过某一数值后会引起输出电压失真。空间电压矢量必须限制在矢量图中的六边形范围内，通常做法是保证空间电压矢量的相角不变，将其幅值缩小到与六边形相交点上，在快速算法中，可以推导出类似的过调制方法，按过调制原则，将开关矢量的作用时间按比例缩小，一般的部分过调制算法中都是一律按照等比例的算法进行调制，这样的调制将不包含过调制ii区的电压的利用，本文包含两个区的过调制，方法如下：
[0157]
1.线性区：在线性区内，svpwm算法产生圆形旋转矢量，实际输出电压矢量的轨迹沿正六边形的内切圆滑动如图10中的oag。此时不做处理，直接将占空时间输出。
[0158]
2.过调制一区：当参考电压矢量的长度在和之间时，目标矢量的轨迹在如图1中的oadg和obeh构成的圆环区域内旋转，在该区逆变器的实际输出电压会发生畸变，
其幅值会变得比参考电压更低。因为当参考电压矢量的轨迹位于等边三角形obh之外时，实际矢量是无法输出的。当时会出现t1+t2》ts的不合理情况，遇到这种情况矢量的输出按等比例的方式缩小。先假设umin＝uc，umid＝ub，umax＝ua。
[0159]
因为有：
[0160]
则：
[0161][0162][0163]
按照传统等比例算法(伏秒平衡)：
[0164][0165]
令合成的实际参考电压为u
ga
，理论上希望得到的参考电压为u
′
ga
，而传统等比例方式与本实施例等比例方式的区别在于本实施例中的调制电压中加入了零矢量u0和u7，所以u
ga
＝ua+ur，ur代表零矢量的作用。由此可得出基于电压的伏秒平衡的等比例算法，根据推导得到公式(2)：
[0166][0167][0168]
3.过调制二区
[0169]
如图10所示，当参考电压矢量超过2u
dc
/3后，其轨迹在obeh和ocfi构成的圆环区域
内旋转，此时实际矢量的输出按下述方式处理：
[0170]
(1)当矢量的轨迹在直角三角形obf和ohf内时，令实际输出的电压矢量的相角保持不变，而幅值缩减，使其端点轨迹仍然落在bdhj正六边形上。此时仍按照公式(4)对应的等比例算法。
[0171]
(2)当参考电压矢量的轨迹位于cbf区域时，令实际输出的电压矢量位于ob处不变；当参考电压矢量的轨迹位于ihf区域时，令实际输出的电压矢量位于oh处不变。此时开关管只有一相处于开通状态，其余两相处于关断状态。并且u0、u7单独作用。实际电压运行轨迹是在六边形的每个顶点停留1/6个周期后依次跳到相邻的另一个顶点，这就是六拍阶梯工作模式，得到公式(4)：
[0172][0173]
最后对占空比电压u
′
ga
、u
′
gb
、u
′
gc
进行限制到0-1，此时推导得到公式(3)：
[0174][0175]
由上述推导，得到本发明实施例中的表1以及公式(1)至公式(4)。
[0176]
需要说明的是，在一些实施例中，当参考电压矢量位于过调制二区时，当矢量的轨迹在直角三角形obf和ohf内时可以根据伏秒平衡原理对所述三相电压进行缩放处理，当参考电压矢量的轨迹位于cbf区和ihf区域时，根据六拍阶梯模式对所述三相电压进行缩放处理。
[0177]
本实施例中，快速svpwm产生的鞍形调制波以及产生过调制处理后的调制波如图11所示。
[0178]
图12是本发明实施例提供的一种空间矢量脉宽调制装置的示意性框图。如图12所示，对应于以上空间矢量脉宽调制方法，本发明还提供一种空间矢量脉宽调制装置。该空间矢量脉宽调制装置1200包括用于执行上述空间矢量脉宽调制方法的单元请参阅图12，该空间矢量脉宽调制装置包括：
[0179]
获取单元1201，用于获取三相电压，所述三相电压包括第一相电压、第二相电压以及第三相电压；
[0180]
处理单元1202，用于对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果；根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间；根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间；根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信
号。
[0181]
在一些实施例中，处理单元1202在实现所述根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间步骤时，具体用于：
[0182]
基于预设的第一开关时间计算公式确定所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间，所述第一开关时间计算公式为：
[0183][0184]
其中，t
cm1
为所述第一开关时间，t
cm2
为所述第二开关时间，t
cm3
为所述第三开关时间，u
max
为所述排序结果中值最大的相电压，所述u
mid
为所述排序结果中值排中间的相电压，u
min
为所述排序结果中值最小的相电压，u
dc
为母线电压，ts调制周期采样时间。
[0185]
在一些实施例中，处理单元1202在实现所述根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间步骤时，具体用于：
[0186]
若所述第一相电压大于所述第二相电压，且所述第二相电压大于所述三相电压，则将所述第一开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第二开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第三开关时间确定为所述第三相开关管开关时间；
[0187]
若所述第二相电压大于所述第一相电压，且所述第一相电压大于所述三相电压，则将所述第二开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第一开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第三开关时间确定为所述第三相开关管开关时间；
[0188]
若所述第二相电压大于所述第三相电压，且所述第三相电压大于所述第一相电压，则将所述第三开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第一开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第二开关时间确定为所述第三相开关管开关时间；
[0189]
若所述第三相电压大于所述第二相电压，且所述第二相电压大于所述第一相电压，则将所述第三开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第二开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第一开关时间确定为所述第三相开关管开关时间；
[0190]
若所述第三相电压大于所述第一相电压，且所述第一相电压大于所述二相电压，则将所述第二开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第三开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第一开关时间确定为所述第三相开关管开关时间；
[0191]
若所述第一相电压大于所述第三相电压，且所述第三相电压大于所述二相电压，则将将所述第一开关时间确定为所述第一相开关管开关时间，将所述第三开关时间确定为所述第二相开关管开关时间，将所述第二开关时间确定为所述第三相开关管开关时间。
[0192]
在一些实施例中，处理单元1202在实现所述根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信号步骤时，具体用于：
[0193]
根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成调制波；
[0194]
将所述调制波与预设的载波进行比较，生成所述脉宽调制信号。
[0195]
在一些实施例中，处理单元1202在实现所述对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果步骤之后，还用于：
[0196]
根据所述排序结果以及母线电压确定参考电压矢量的过调制情况；
[0197]
若所述过调制情况为无过调制，则执行所述根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间步骤；
[0198]
若所述过调制情况为过调制一区，则根据伏秒平衡原理对所述三相电压进行缩放处理，并基于缩放处理后的三相电压确定所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间；
[0199]
若所述过调制情况为过调制二区，则根据六拍阶梯模式对所述三相电压进行缩放处理，并基于缩放处理后的三相电压确定所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间。
[0200]
在一些实施例中，处理单元1202在实现所述根据所述排序结果以及母线电压确定参考电压矢量的过调制情况步骤时，具体用于：
[0201]
根据所述排序结果确定所述参考电压矢量；
[0202]
判断所述参考电压矢量是否大于三分之二的母线电压；
[0203]
若大于三分之二的母线电压，则确定所述参考电压矢量位于过调制二区；
[0204]
若小于或等于三分之二的母线电压，则确定所述排序结果中值最大的相电压与值最小的相电压间的差值是否大于母线电压；
[0205]
若大于母线电压，则确定所述参考电压矢量位于过调制一区；
[0206]
若小于或等于母线电压，则确定所述参考电压矢量无过调制。
[0207]
在一些实施例中，处理单元1202在实现所述基于缩放处理后的三相电压确定所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间步骤时，具体用于：
[0208]
根据预设的第二开关时间计算公式确定所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间，所述第二开关时间计算公式为：
[0209][0210]
其中，t
cm1
为所述第一开关时间，t
cm2
为所述第二开关时间，t
cm3
为所述第三开关时间，u
ga
为缩放处理后的第一相电压，u
gb
为缩放处理后的第二相电压，u
gc
为缩放处理后的第三相电压，ts调制周期采样时间。
[0211]
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述空间矢量脉宽调制装置和各单元的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
[0212]
上述空间矢量脉宽调制装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图13所示的空间矢量脉宽调制设备上运行。
[0213]
请参阅图13，图13是本发明实施例提供的一种空间矢量脉宽调制设备的示意性框图。该空间矢量脉宽调制设备1300集成了本发明实施例所提供的任一种空间矢量脉宽调制装置。
[0214]
参阅图13，该空间矢量脉宽调制设备1300包括通过系统总线1301连接的处理器1302、存储器和网络接口1305，其中，存储器可以包括非易失性存储介质1303和内存储器1304。
[0215]
该非易失性存储介质1303可存储操作系统13031和计算机程序13032。该计算机程序13032包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器1302执行一种空间矢量脉宽调制方法。
[0216]
该处理器1302用于提供计算和控制能力，以支撑整个空间矢量脉宽调制设备1300的运行。
[0217]
该内存储器1304为非易失性存储介质1303中的计算机程序13032的运行提供环境，该计算机程序13032被处理器1302执行时，可使得处理器1302执行一种空间矢量脉宽调制方法。
[0218]
该网络接口1305用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的空间矢量脉宽调制设备1300的限定，具体的空间矢量脉宽调制设备1300可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0219]
其中，所述处理器1302用于运行存储在存储器中的计算机程序13032，以实现如下步骤：
[0220]
获取三相电压，所述三相电压包括第一相电压、第二相电压以及第三相电压；
[0221]
对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果；
[0222]
根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间；
[0223]
根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间；
[0224]
根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信号。
[0225]
应当理解，在本发明实施例中，处理器1302可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器1302还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0226]
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系
统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
[0227]
因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序包括程序指令。该程序指令被处理器执行时使处理器执行如下步骤：
[0228]
获取三相电压，所述三相电压包括第一相电压、第二相电压以及第三相电压；
[0229]
对所述第一相电压、所述第二相电压以及所述第三相电压进行排序，得到排序结果；
[0230]
根据所述排序结果、母线电压以及调制周期采样时间确定第一开关时间、第二开关时间以及第三开关时间；
[0231]
根据预设的排序结果与各相开关管开关时间的对应关系，从所述第一开关时间、所述第二开关时间以及所述第三开关时间中确定第一相开关管开关时间、第二相开关管开关时间以及第三相开关管开关时间；
[0232]
根据所述第一相开关管开关时间、所述第二相开关管开关时间以及所述第三相开关管开关时间生成脉宽调制信号。
[0233]
所述存储介质可以是u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
[0234]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0235]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
[0236]
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0237]
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台空间矢量脉宽调制设备(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
[0238]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利
要求的保护范围为准。