一种基于空间电压矢量的波形调制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于空间电压矢量的波形调制方法，包括：获取参考电压矢量的频率f和基波峰值U1；依据所述基波峰值U1，计算调制比m，依据所述频率f，获取矢量切换次数k；基于所述调制比m和所述矢量切换次数k，通过构造空间电压矢量序列，得到三相逆变器输出谐波电流值最小时所对应的矢量序列及优化开关角；将所述参考电压矢量的相位角与所述矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角进行比较；基于比较结果，通过控制三相逆变器开关器件的开关通断状态及作用时间，调制三相逆变器的输出电压波形。本发明专利技术通过优化三相逆变器的输出谐波，提高了抑制三相逆变器输出谐波电流的能力，使得优化同步调制更加准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矢量调制领域，更具体的说，是涉及一种基于空间电压矢量的波形调制方法及装置。
技术介绍
对于常用的两电平逆变器拓扑，空间电压矢量调制(SVPWM)是由三相逆变器的六个功率开关管组成的开关模式而产生的脉宽调制波，其基本思想就是利用三相逆变器产生的7个离散空间电压矢量去拟合任意需要的参考电压矢量，以达到输出参考电压的目的。由于逆变器的输出电压存在谐波，随着载波比的降低，输出的谐波会变大，电机的控制性能变差，需要采用同步调制的方法优化输出逆变器的输出电压谐波。目前，常用的优化同步调制方法为基于逆变器输出谐波电流有效值最小的优化方法，以三相逆变器的单相桥臂输出电压波形为基础进行建模，得到每相输出电压波形的优化开关角，对于三相逆变器来说，不能直观得到三相逆变器的整体工作特性，而且没有考虑线电压极性是否一致以及是否同时动作两个和两个以上桥臂等因素对三相逆变器输出特性的影响，所以基于每相得到的优化开关角，调制逆变器的输出电压波形，不能较好的抑制三相逆变器的输出谐波电流，优化同步调制的效果不好。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于空间电压矢量的波形调制方法，提高了抑制三相逆变器输出谐波电流的能力，使得优化同步调制更加准确。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于空间电压矢量的波形调制方法，包括：获取参考电压矢量的频率f和基波峰值U1；依据所述基波峰值U1，计算调制比m，依据所述频率f，获取矢量切换次数k，所述矢量切换次数k用于表示三相逆变器开关器件的开关切换次数；基于所述调制比m和所述矢量切换次数k，得到优化矢量序列及所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，所述优化矢量序列为三相逆变器输出谐波电流值最小时所对应的矢量序列；将所述参考电压矢量的相位角与所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角进行比较；基于比较结果，通过控制三相逆变器开关器件的开关通断状态及作用时间，调制三相逆变器的输出电压波形。优选的，所述基于所述调制比m和所述矢量切换次数k，得到优化矢量序列及所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，具体包括：基于所述矢量切换次数k，依据预先设置的空间电压矢量序列构造条件，建立空间电压矢量序列组；针对所述空间电压矢量序列组内每个空间电压矢量序列进行建模，基于所述调制比m，计算得到所述每个空间电压矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角；依据所述每个空间电压矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，计算每个空间电压矢量序列对应的谐波电流；获取谐波电流值最小时对应的空间电压矢量序列及优化开关角。优选的，三相逆变器的输出电压波形为1/4周期偶对称、半波奇对称和三相对称。优选的，将所述谐波电流值最小时对应的空间电压矢量序列及优化开关角存储在一个保存单元内。优选的，所述依据所述基波峰值U1，计算调制比m，具体为：将所述基波峰值U1代入公式：m＝U1/(2Udc/π)；计算得到调制比m,其中Udc为三相逆变器直流侧电压。优选的，所述计算每个空间电压矢量序列对应的谐波电流，具体为：由所述每个空间电压矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，计算得到A相输出电压对应的优化开关角，并将A相输出电压对应的优化开关角代入公式：得到每个空间电压矢量序列A相输出电压对应的谐波电压Un，将所述输出谐波电压Un代入公式：得到每个空间电压矢量序列A相输出电压对应的谐波电流，其中Udc为三相逆变器直流侧电压，αi为A相输出电压对应的第i个优化开关角，N＝k-1，L为电机的等效电感。一种基于空间电压矢量的波形调制装置，包括：第一获取模块、计算模块、第二获取模块、比较模块和调制模块；所述第一获取模块，用于获取参考电压矢量的频率f和基波峰值U1；所述计算模块，用于依据所述基波峰值U1，计算调制比m，依据所述频率f，获取矢量切换次数k，所述矢量切换次数k用于表示三相逆变器开关器件的开关切换次数；所述第二获取模块，用于基于所述调制比m和所述矢量切换次数k，得到优化矢量序列及所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，所述优化矢量序列为三相逆变器输出谐波电流值最小时所对应的矢量序列；所述比较模块，用于将所述参考电压矢量的相位角与所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角进行比较；所述调制模块，用于基于比较结果，通过控制三相逆变器开关器件的开关通断状态及作用时间，调制三相逆变器的输出电压波形。优选的，所述第二获取模块，包括：建立子模块、第一计算子模块、第二计算子模块和获取子模块；所述建立子模块，用于基于所述矢量切换次数k，依据预先设置的空间电压矢量序列构造条件，建立空间电压矢量序列组；所述第一计算子模块，用于针对所述空间电压矢量序列组内每个空间电压矢量序列进行建模，基于所述调制比m，计算得到所述每个空间电压矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角；所述第二计算子模块，用于依据所述每个空间电压矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，计算每个空间电压矢量序列对应的谐波电流；所述获取子模块，用于获取谐波电流值最小时对应的空间电压矢量序列及优化开关角。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开了一种基于空间电压矢量的波形调制方法，包括：获取参考电压矢量的频率f和基波峰值U1；依据所述基波峰值U1，计算调制比m，依据所述频率f，获取矢量切换次数k，所述矢量切换次数k用于表示三相逆变器开关器件的开关切换次数；基于所述调制比m和所述矢量切换次数k，得到优化矢量序列及所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，所述优化矢量序列为三相逆变器输出谐波电流值最小时所对应的矢量序列；将所述参考电压矢量的相位角与所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角进行比较；基于比较结果，通过控制三相逆变器开关器件的开关通断状态及作用时间，调制三相逆 变器的输出电压波形。本专利技术通过构造空间电压矢量序列集合，对集合中的每个空间矢量序列进行建模求解，比较得到逆变器输出谐波电流值最小时对应的空间电压矢量序列及开关角，并依据所述谐波电流值最小时对应的空间电压矢量序列及开关角，与所述参考电压矢量的相位角进行比较，基于比较结果，对三相逆变器开关器件的开关通断状态及作用时间进行控制，优化了三相逆变器的输出谐波，提高了抑制三相逆变器输出谐波电流的能力，优化同步调制的效果更加精确。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种基于空间电压矢量的波形调制方法实施例流程图；图2为本专利技术提供的另一种基于空间电压矢量的波形调制方法实施例流程图；图3为本专利技术提供的一种三相逆变器半桥式逆变器空间电压矢量图；图4-a为本专利技术提供的一种构造空间电压矢量序列的流程图；图4-b为本专利技术提供的另一种构造空间电压矢量序列的流程图；图5为本专利技术提供的一种基于空间电压矢量的波形调制装置实施例结构图；图6为本专利技术提供的另一种基于空间电压矢量的波形调制装置实施例结构图；图7为本专利技术提供的一种由空间电压矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间电压矢量的波形调制方法，其特征在于，包括：获取参考电压矢量的频率f和基波峰值U1；依据所述基波峰值U1，计算调制比m，依据所述频率f，获取矢量切换次数k，所述矢量切换次数k用于表示三相逆变器开关器件的开关切换次数；基于所述调制比m和所述矢量切换次数k，得到优化矢量序列及所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，所述优化矢量序列为三相逆变器输出谐波电流值最小时所对应的矢量序列；将所述参考电压矢量的相位角与所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角进行比较；基于比较结果，通过控制三相逆变器开关器件的开关通断状态及作用时间，调制三相逆变器的输出电压波形。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间电压矢量的波形调制方法，其特征在于，包括：获取参考电压矢量的频率f和基波峰值U1；依据所述基波峰值U1，计算调制比m，依据所述频率f，获取矢量切换次数k，所述矢量切换次数k用于表示三相逆变器开关器件的开关切换次数；基于所述调制比m和所述矢量切换次数k，得到优化矢量序列及所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，所述优化矢量序列为三相逆变器输出谐波电流值最小时所对应的矢量序列；将所述参考电压矢量的相位角与所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角进行比较；基于比较结果，通过控制三相逆变器开关器件的开关通断状态及作用时间，调制三相逆变器的输出电压波形。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述调制比m和所述矢量切换次数k，得到优化矢量序列及所述优化矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，具体包括：基于所述矢量切换次数k，依据预先设置的空间电压矢量序列构造条件，建立空间电压矢量序列组；针对所述空间电压矢量序列组内每个空间电压矢量序列进行建模，基于所述调制比m，计算得到所述每个空间电压矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角；依据所述每个空间电压矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，计算每个空间电压矢量序列对应的谐波电流；获取谐波电流值最小时对应的空间电压矢量序列及优化开关角。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，三相逆变器的输出电压波形为1/4周期偶对称、半波奇对称和三相对称。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述谐波电流值最小时对应的空间电压矢量序列及优化开关角存储在一个保存单元内。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述基波峰值U1，计算调制比m，具体为：将所述基波峰值U1代入公式：m＝U1/(2Udc/π)；计算得到调制比m,其中Udc为三相逆变器直流侧电压。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算每个空间电压矢量序列对应的谐波电流，具体为：由所述每个空间电压矢量序列中各个矢量分别对应的优化开关角，计算得到A相输出电压对应的优化开关角，并将A相输出电压对应的优化开关角代入公式： U n = ± 2 U d c n π [ 1 + 2 Σ i = 1 N ( - 1 ) i c o s ( nα ...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯江华，张朝阳，许峻峰，刘可安，尚敬，郑汉锋，文宇良，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43