一种三电平空间矢量的过调制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种三电平空间矢量的过调制方法及系统。所述方法包括：计算参考电压调制比和角度；将调制比分为第一设定区间和第二设定区间；调制比位于第一设定区间，按参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量占空比；按短矢量占空比大小分别对短矢量、长矢量和中矢量占空比进行修正；根据修正后的占空比计算每相Ｎ作用占空比和Ｐ作用占空比；调制比位于第二设定区间，计算参考电压保持角；根据保持角与参考电压角度的比较结果分区间计算每相Ｎ作用占空比和Ｐ作用占空比；将所述每相Ｎ作用占空比和Ｐ作用占空比换算为作用时间映射回原扇区。采用本发明专利技术所述方法及系统，能够使ＳＶＰＷＭ过调制计算步骤简单，调制精度更高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交流传动
，特别涉及一种三电平空间矢量的过调制方 法及系统。
技术介绍
脉冲宽度调制(PWM: Pulse Width Modulation)是交流传动控制系统中 一个重要的组成部分。其功能是根据输入的参考电压矢量和当前直流母线电 压，调节控制主回路功率半导体器件通断的脉冲信号的宽度，使主回路输出的 基波电压等于输入的参考电压矢量。空间矢量脉宽调制(SVPWM: Space Vector Pulse Width Modulation)是基 于电积J兹链轨迹跟踪的控制思想而得到的一种PWM方法。根据调制比的不同，SVPWM可以分为线性调制和过调制。参见图l,为 三电平空间矢量脉宽调制分区示意图。当参考电压矢量位于电压空间矢量平面六边形内切圆以内时，SVPWM处 于线性调制区域。此时逆变器的输出电压与参考电压矢量的幅值和相位相同， 其输出电压矢量轨迹为圆形，输出线电压波形为正弦波。当增大调制比时，SVPWM进入过调制区域。此时参考电压矢量的轨迹一 部分位于基本矢量所构成的六边形内， 一部分位于六边形外。当参考电压矢量 位于六边形外时，逆变器将无法输出与参考电压矢量相同大小的电压，输出电 压矢量的轨迹不再为圆形，输出线电压波形也不再为正弦波。当继续增大调制比使得参考电压矢量位于六边形的外接圆时，逆变器将工 作在六阶梯波模式，即进入方波工况。当SVPWM进入过调制区后，如果仍旧采用线性调制区的控制方法，输出 电压将不能随着调制系数的增加而线性化地增加，输出电压将发生突变，影响 电机输出转矩。对于三电平逆变器，当对参考电压进行空间矢量脉宽调制时，参考电压的 幅值超过^/倍的直流侧电压，则进入空间矢量脉宽调制的非线性区，需要对参考电压进行过调制。进行过调制时，需要保证调制电压的基波的幅值和相位 与参考电压的幅值和相位一致。现有技术中三电平逆变器的过调制， 一般采用查表法。在过调制I区通过查表修改参考电压的幅值以达到过调制的目的。在过调制n区通过查表^f'务改参 考电压的角度以达到过调制的目的。参见图2a和图2b，分别为三电平过调制I区和过调制II区需要采用的图形。 其中，图2a为三电平逆变器调制比与交叉角的关系示意图，用于调制比处于过 调制I区；图2b为调制比与保持角的关系示意图，用于调制比处于过调制II区。首先，通过式(1)计算得到调制比M = + (1)、.其中，参考电压矢量F、rZ; ^为逆变器直流母线电压。根据图2a和图2b获得交叉角用于修正参考电压幅值、或是保持角用于修的部分，如果处于弧的部分可以采用SVPWM的/>式计算作用时间，如果处 于弦的部分，还需要判断参考电压角度的位置。现有技术的过调制算法中，需要先根据调制比计算参考角度或保持角度， 然后很据参考角度或保持角度修正参考电压矢量的幅值和相位，还要对矢量作 用时间进行判断和修正，实现步骤繁瑣，占用系统资源多。同时，现有技术中， 参考角度、保持角度与调制比之间是无法用解析式表示的非线性关系，实际应 用中只能通过曲线拟合或表格描述它们之间的函数关系，从而严重限制了算法 的精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种三电平空间矢量的过调制方法及系统，使 SVPWM过调制计算步骤简单，调制精度更高。本专利技术提供了 一种三电平空间矢量的过调制方法，包括以下步骤计算参考电压调制比和参考电压角度；将所述调制比分为第 一设定区间和第二设定区间；8当调制比位于第一设定区间时，根据参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比；按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢 量、长矢量和中矢量作用占空比进行修正；根据修正后的占空比计算每相N 作用占空比和P作用占空比；当调制比位于第二设定区间时，计算参考电压保持角；将所述保持角与参 考电压角度相比较，根据比较结果分区间计算得到每相N作用占空比和P作 用占空比；将上述计算得到的每相N作用占空比和P作用占空比换算为作用时间， 并映射回原扇区。优选地，所述第一i殳定区间为0.9069<MW0.9517;所述第二i殳定区间为 0.9517 <M.S 1.0。优选地，当调制比位于第一设定区间时，根据参考电压角度分区间计算短 矢量、长矢量和中矢量作用占空比具体为当参考电压角度e位于[0。， 30。)时，采用下式计算短矢量、长矢量和中 矢量作用占空比《=、 4 =va -l当参考电压角度6位于[30。，60。)时，采用下式计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比《=、一ldn = 2 — v — v式中v 、 ^分别为参考电压在a/ 坐标系中分量；do为短矢量的占空比；d。 d2分别为中矢量和长矢量的占空比。优选地，按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢量、长矢量和中 矢量作用占空比进行修正具体包括当短矢量的占空比大于零时，修正后的占空比为A =《+ 0.5A:x d。 ^/。 — x式中do、山、d2分别为短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比；《、《'、 《分别为修正后的短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比；k为补偿系数，且 A: = Mz' x 22.3214 - 20.2433 ; M,为调制比；当短矢量的占空比小于零时，修正后的占空比为《=1 —1/2 <i0 =0式中d0、山、d2分别为短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比；《、《'、 《分别为修正后的短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比。优选地，根据修正后的占空比计算每相N作用占空比和P作用占空比具 体包括当参考电压角度e位于[O。， 30。)时，采用下式计算短矢量、长矢量和中 矢量作用占空比=0d Tp =《+ c/2 + dQ / 2 #w = 0《=d2 +d。/2 w =《+1/2 + d。 / 2,尸=0当参考电压角度6位于[30。，60。)时，采用下式计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比=0t/[/p =《+ d2 + d。 / 2 = c 2 + c 。 / 2<《=0 ,w =《+ c/2+d。 /2 P = 010式中U、 V和W分别表示电压三相；P表示连接到+^〉《；N表示连接到-^乂； <、《、《分别为修正后的短矢量、长矢量、以及中矢量的占空比。优选地，采用下式计算参考电压保持角=M/x 10.8405-10.3169式中^为参考电压保持角；M'为参考电压调制比。优选地，将所述保持角与参考电压角度相比较，根据比较结果分区间计算 得到每相N作用占空比和P作用占空比具体包括1)当参考电压角度e位于[o。， a)时，采用下式进行计算=0=1 =1=0=1=02)当参考电压角度位于[a, 30。)时，采用下式进行计算:d =0i/^/p =《+ d2 + i/。 / 2= d2 + d。 / 2 ,w = c/;+</2 + d。 / 2 P =0其中，《、《、《分别为短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比，由下式 计算得到a; = i—《《=0式中、、^分别为参考电压在a〃坐标系中分量； 3)当参考电压角度位于[30。， 60°-^)时，采用下式进行计算^ =0c/t/p =《+ d2 +1/() / 2 fi 「w =+ fi 。 / 2《=0,w = + dfl / 2,尸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三电平空间矢量的过调制方法，其特征在于，包括以下步骤：　计算参考电压调制比和参考电压角度；　将所述调制比分为第一设定区间和第二设定区间；　当调制比位于第一设定区间时，根据参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比；按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢量、长矢量和中矢量作用占空比进行修正；根据修正后的占空比计算每相Ｎ作用占空比和Ｐ作用占空比；　当调制比位于第二设定区间时，计算参考电压保持角；将所述保持角与参考电压角度相比较，根据比较结果分区间计算得到每相Ｎ作用占空比和Ｐ作用占空比；　将上述计算得到的每相Ｎ作用占空比和Ｐ作用占空比换算为作用时间，并映射回原扇区。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁荣军，李江红，许为，陈华国，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]