基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法技术

本发明专利技术涉及一种基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法，实时接收三相调制波信号，将其进行标幺化后，首先进行60度坐标转换，获得目标矢量在60度坐标系中的坐标，根据坐标判断目标矢量所在主扇区，再进行60度

【技术实现步骤摘要】
基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法


[0001]本专利技术涉及一种电力电子技术，特别涉及一种基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法。

技术介绍

[0002]三电平变流器的PWM调制算法主要有载波调制法(SPWM)和电压空间矢量调制法(SVPWM)。SVPWM调制方法以其开关状态的灵活配置与优越的性能，在电力电子领域得到广泛应用。SVPWM方法利用电压矢量的概念，第一步确定合成参考电压矢量的三个基本电压矢量，第二步计算各基本矢量的作用时间，最后一步确定输出的开关序列和各相的占空比。
[0003]三电平变换器每相桥臂分别有U
dc
/2、0、
‑
U
dc
/2这三个电平状态的电压输出，习惯用p、o、n对应表示，对三相对称系统而言，可组合得到27中开关状态，分别对应27种基本空间电压矢量(如图1所示)，分为大矢量(外六边形顶点位置)，中矢量(外六边形各边中点位置)，小矢量(内六边形顶点位置)，零矢量(中心位置)。6个大矢量将该区域分为6个三角形扇区，中矢量和小矢量将每个扇区划分为4个小三角形区域。当目标矢量顶点落入某一个小三角形区域时，相邻的3个矢量便参与合成该目标矢量。
[0004]目前，在传统三电平SVPWM算法中，计算各基本矢量的作用时间常常涉及到三角函数或查表计算，从而耗费大量的控制器资源。

技术实现思路

[0005]针对传统三电平SVPWM算法中各基本矢量的作用时间计算耗时问题，提出了一种基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法，实时接收三相调制波信号，将其进行标幺化后，首先进行60度坐标转换，获得目标矢量在60度坐标系中的坐标，根据坐标判断目标矢量所在主扇区，再进行60度
‑
30度坐标变换，获得目标矢量在30度坐标系的坐标，根据坐标位置直接确定矢量作用时间。
[0007]进一步，所述60度坐标转换和0度
‑
30度坐标变换基于30度和60度混合坐标系，所述30度和60度混合坐标系中60度坐标系为外六边形的描述空间电压矢量的gh坐标系，h轴超前g轴60度，将空间电压矢量分成6个主扇区，每个扇区再均分成两个30度副扇区构成30度坐标系，即mn坐标系，n轴超前m轴30度；外六边形顶点位置代表大矢量，外六边形各边中点位置代表中矢量，内六边形顶点位置代表小矢量，原点位置代表零矢量。
[0008]进一步，所述60度坐标转换公式如下：
[0009][0010]其中V
a
、V
b
、V
c
为标幺化的三相电压调制波信号，P
abc
‑
gh
为三相坐标系到60度坐标系的变换矩阵，V
g
、V
h
为目标矢量在60度坐标系中的坐标。
[0011]进一步，所述60度
‑
30度坐标变换公式如下：
[0012][0013]其中，V
m
、V
n
为目标矢量在30度坐标系中的坐标；V
g
、V
h
为目标矢量在60度坐标系中的坐标，Q
gh
‑
mn
为60度坐标系到30度坐标系的变换矩阵，具体值如下：
[0014]其中下标首位数字代表所在6个主扇区的区号，下标第二位数字代表副扇区的区号，若V
m
大于0，即目标矢量处于1号副扇区，否则为2号副扇区。
[0015]进一步，所述根据坐标位置直接确定矢量作用时间的具体方法如下：
[0016]目标矢量在30度坐标系的坐标未V
m
与V
n
，判断大小矢量所在轴的坐标值，1号副扇区，判断V
m
；2号副扇区，判断V
n
，在有大小矢量的轴上，若该轴坐标值大于0.5就选择大矢量，作用时间对应该坐标值，否则选取小矢量，作用时间对应该坐标值的2倍；在中矢量轴上，作用时间对应该坐标值的倍；坐标值为标幺化值，实际矢量作用时间为该值乘以开关周期。
[0017]本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法，仅利用简单的坐标变换，即可找出合成目标矢量的三个基本矢量，并给出各基本矢量的作用时间，代码实现简单，计算量小，易于在工程中使用。
附图说明
[0018]图1为本专利技术方法中主副扇区及基本矢量图；
[0019]图2为本专利技术基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法流程图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0021]本专利技术基于60
°
(gh坐标系，h轴超前g轴60度)及30
°
(mn坐标系，n轴超前m轴30度)混合坐标系，快速定位目标矢量所在扇区，60度坐标系变换确定大扇区位置，30度坐标系确定基本矢量以及相应矢量的作用时间，无需通过三角函数或查表，仅通过坐标变换即可得出各基本矢量的作用时间。
[0022]如图2所示基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法，实时接收三相调制波信号，将其进行标幺化后，首先进行60度坐标转换，获得目标矢量在60度坐标系中
的坐标，根据坐标判断目标矢量所在主扇区，再进行60度
‑
30度坐标变换，获得目标矢量在30度坐标系的坐标，根据坐标位置直接确定矢量作用时间，将获得标幺化值乘以开关周期即为实际作用时间。
[0023]1、定义扇区及矢量，如图1所示，按常规将空间电压矢量分成六个主扇区，每个扇区再均分成两个30度副扇区，扇区代号由两位数字构成，首位数字1～6代表6个主扇区(逆时针方向定义1至6主扇区，每个扇区占60度空间)，第二位数字代表副扇区，从属于主扇区，仅用1与2表示，每个副扇区占30度空间。举例：1
‑
1扇区表示0
‑
30
°
的空间位置，如图2中三角形框所示。基本矢量定义与传统保持一致，外六边形顶点位置代表大矢量，外六边形各边中点位置代表中矢量，内六边形顶点位置代表小矢量，原点位置代表零矢量。
[0024]2、将标幺化的三相电压调制波信号V
a
、V
b
、V
c
通过下式进行60度坐标变换，得到矢量在60度坐标系中的坐标。
[0025][0026]其中，P
abc
‑
gh
为三相坐标系到60度坐标系的变换矩阵。
[0027]3、令V
s...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法，其特征在于，实时接收三相调制波信号，将其进行标幺化后，首先进行60度坐标转换，获得目标矢量在60度坐标系中的坐标，根据坐标判断目标矢量所在主扇区，再进行60度
‑
30度坐标变换，获得目标矢量在30度坐标系的坐标，根据坐标位置直接确定矢量作用时间。2.根据权利要求1所述基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法，其特征在于，所述60度坐标转换和0度
‑
30度坐标变换基于30度和60度混合坐标系，所述30度和60度混合坐标系中60度坐标系为外六边形的描述空间电压矢量的gh坐标系，h轴超前g轴60度，将空间电压矢量分成6个主扇区，每个扇区再均分成两个30度副扇区构成30度坐标系，即mn坐标系，n轴超前m轴30度；外六边形顶点位置代表大矢量，外六边形各边中点位置代表中矢量，内六边形顶点位置代表小矢量，原点位置代表零矢量。3.根据权利要求2所述基于30度和60度混合坐标系的三电平SVPWM控制实现方法，其特征在于，所述60度坐标转换公式如下：其中V
a
、V
b
、V
c
为标幺化的三相电压调制波信号，P
abc
‑
gh
为三相坐标系到60度坐标系的变换矩阵，V
g
、V
h
为目标矢量在60度坐标系中的坐标。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江涛，王琪，洪赢，陈国栋，赵英序，叶傅华，陈曦，邢新波，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：