一种svpwm调制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种PWM调制方法，具体地说是一种SVPWM调制方法。
【背景技术】
[0002] 将直流电转变成交流电称之为逆变，交流侧接电网称之为有源逆变，交流侧接负 载称之为无源逆变。交流侧为相差为120°的三相电称之为三相逆变。三相逆变可分为方 波逆变、修正正弦波逆变和纯正弦波逆变。
[0003] 纯正弦波逆变可采用SPWM(正弦脉宽调制，SinusoidalPulseWidth Modulation)调制技术和SVPWM(空间矢量脉宽调制，SpaceVectorPulseWidth Modulation)调制技术。SPWM调制技术是从模拟技术发展起来，而SVPWM调制技术更适合 数字控制。相同的条件，SVPWM调制的输出功率可高于SPWM调制15%。伴随着计算机技术 的发展，三相正弦波逆变普遍采用SVPWM调制技术。
[0004] 现有的SVPWM调制方法多采用七段式或五段式空间矢量运算方法来实现，但是， 现有调制方法在运算过程中涉及到坐标变换和矢量分解，有较多的三角函数运算、矩阵运 算和无理数运算等，其复杂的计算降低了控制系统的实时性要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是提供一种SVPWM调制方法，以解决现有的调制方法运算过程繁 琐、复杂的问题。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：一种SVPWM调制方法，包括如下步骤：
[0007] 第一步：三相逆变桥的六只功率开关器件具有八种状态，这八种状态对应电压空 间矢量的八个基本矢量，八个基本矢量包括六个非零矢量和两个零矢量，六个非零矢量分 别为Vjioo)、v2(110)、v3(010)、v4(011)、v5(001)和v6(101)，两个零矢量分别为v8(000)和 V7(lll);这八个基本矢量构成了由六个扇区组成的基本矢量空间；
[0008] 第二步：设置每个扇区内的SVPWM调制波的个数为n，且n为偶数；在任一SVPWM 调制波内，合成的参考电压矢量由所在扇区的两个相邻非零矢量Vk、Vk+1以及零矢量 V8(000)或^(111)按作用时间比例构成，k为1、2、3、4或5 ;在每个扇区内，奇调制波和偶 调制波交替成对出现，且两者以不同的零矢量结束；每次矢量间的切换，仅有一个逆变桥臂 的开关切换；
[0009] 参考电压矢量VMf的表达式为：
【主权项】
1. 一种SVPWM调制方法，其特征是，包括如下步骤： 第一步：三相逆变桥的六只功率开关器件具有八种状态，这八种状态对应电压空间 矢量的八个基本矢量，八个基本矢量包括六个非零矢量和两个零矢量，六个非零矢量分别 为VidOO)、V2(110)、V3(010)、V4(011)、V5(001)和V6(101)，两个零矢量分别为V8(000)和 V7(lll);这八个基本矢量构成了由六个扇区组成的基本矢量空间； 第二步：设置每个扇区内的SVPWM调制波的个数为n，且n为偶数；在任一SVPWM调制 波内，合成的参考电压矢量由所在扇区的两个相邻非零矢量Vk、Vk+1以及零矢量V8 (000) 或^7(111)按作用时间比例构成，k为1、2、3、4或5 ;在每个扇区内，奇调制波和偶调制波交 替成对出现，且两者以不同的零矢量结束；每次矢量间的切换，仅有一个逆变桥臂的开关切 换； 参考电压矢量的表达式为：
式⑴中，％为零矢量￥ 8(000)或以111)，八为SVPWM调制周期，Tk为矢量Vk所作用 的时间，Tk+1为矢量Vk+1m作用的时间，T^为矢量V^所作用的时间； Ts、Tk、Tk+1的表达式如下： Ts=Tk+Tk+1+T〇 (2)
式（3)和式（4)适用于第一扇区，0为参考电压矢量VMf的旋转角度，且
Udc 是逆变器直流母线电压； 第三步：在第一扇区内，令
；则 有：
式（5)、（6)、（7)和⑶中，a为幅度系数，
第四步：令a= 1，则有：
第五步：在第一扇区内，用周期为A0 =JI/3XI!的单位直角锯齿波分别对公式（9) 中的Pk、公式（10)中的Pk+1和公式（12)中的P(l做规则采样，采样值分别为和X(li， i= 1?n; 第六步：在第一扇区内，根据采样值xki、Xa；+1)i和X(li，计算每一SVPWM调制波内基本矢 量作用的时间；所依据的计算公式如下： Tki=aTsxki (13) T(k+i)i=aTsx(k+1)i (14) T0i=aTsx0i (15) 式中，Tki为第i个SVPWM调制波中矢量Vk所作用的时间，为第i个SVPWM调制 波中矢量\+1所作用的时间，TM为第i个SVPWM调制波中矢量V^所作用的时间；Ts=1/fs， fs为SVPWM调制频率，且fs=6XnXf，f?为逆变器的输出频率； 第七步：按照上述在第一扇区内计算Tki、和TM的方法，计算其他五个扇区内的Hk+m和TQi，其他五个扇区内的Tki、T_jPTQi，与第一扇区内对应的Tki、T_jPT。湘 同； 第八步：作以nTs为时钟宽度的六路选择开关信号，用于作为确定参考电压矢量VMf所 在扇区的选通信号； 第九步：在任一扇区内，作周期为2TS的开关信号，用于控制奇调制波和偶调制波的产生； 第十步：以Tk、UPL为输入，以Vk、Vk+dPV^为输出，列出真值表和卡诺图表，分别 得出每一扇区内用于控制三相逆变桥的六只功率开关器件的驱动方程。
2. 根据权利要求1所述的SVPWM调制方法，其特征是，第二步中，在每个扇区内，奇调制 波以零矢量V7(lll)结束，偶调制波以零矢量V8(000)结束。
3. 根据权利要求1所述的SVPWM调制方法，其特征是，第二步中，所述第一扇区为由矢 量Vi(100)和矢量V2 (110)所构成的扇区。
4. 根据权利要求1所述的SVPWM调制方法，其特征是，第九步中，当周期为2Ts的开关 信号为低电平时，控制形成奇调制波；当周期为21；的开关信号为高电平时，控制形成偶调 制波。
【专利摘要】本发明提供了一种SVPWM调制方法。本发明中的SVPWM调制方法属于三段式调制方法，在计算SVPWM调制波的Tk、Tk+1和T0的过程中，先不考虑逆变器输出频率和幅值的影响，仅考虑每个扇区有几个SVPWM调制波n，用周期为 的单位直角锯齿波对调制信号、和做规则采样并做表。通过查表获得相邻两个非零矢量和零矢量在这个调制波内的转角比，然后与调制周期Ts和幅度系数a相乘，所得结果就是这个SVPWM调制周期的Tk、Tk+1和T0。之后以Tk、Tk+1和T0为输入，以Vk、Vk+1和V0为输出，通过组合逻辑可生成SVPWM调制逆变桥的驱动波。本发明可解决传统SVPWM调制过程中具有大量繁琐计算的问题。
【IPC分类】H02M7-5387
【公开号】CN104578879
【申请号】CN201510016059
【发明人】陆原, 胡丙辉, 汪周玮, 魏大鹏, 高祺, 李朋, 刘峰
【申请人】河北大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月13日