專利名稱：一種兩電平svpwm過調制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空間矢量脈寬調制方法，尤其是涉及ー種應用于交流傳動控制系統(tǒng)的兩電平空間矢量脈寬調制的簡易過調制方法。
背景技術：
脈沖寬度調制(PWM，Pulse Width Modulation)是交流傳動控制系統(tǒng)中ー個重要的組成部分，該部分的功能是根據(jù)輸入的參考電壓矢量和當前直流母線電壓，調節(jié)控制主回路功率半導體器件通斷的脈沖信號的寬度，使主回路輸出的基波電壓等于輸入的參考電壓矢量。而空間矢量脈沖寬度調制(SVPWM, Space Vector Pulse Width Modulation)是基于電機磁鏈軌跡跟蹤的控制思想得到的ー種PWM方法。根據(jù)調制比的不同，SVPWM可以分為線性調制和過調制。如附圖
I所示，該圖為線性調制與過調制分區(qū)示意圖。圖中，區(qū)域SI為線性調制區(qū)，區(qū)域S2為過調制區(qū)。當參考電壓矢量位于電壓控件矢量平面六邊形內切圓以內吋，SVPWM處于線性調制區(qū)域，如附圖I所不的斜線部分。此時逆變器的輸出電壓與參考電壓矢量的幅值和相位相同，輸出電壓的軌跡為圓形，輸出的線電壓波形為正弦波。當增大調制比吋，SVPWM進入過調制區(qū)域，此時參考電壓矢量的軌跡一部分位于基本矢量所構成的六邊形內，一部分位于六邊形外。當參考電壓矢量位于六邊形外時，逆變器將無法輸出與參考電壓矢量相同大小的電壓，輸出電壓的軌跡不再為圓形，輸出的線電壓波形也不再為正弦波。如附圖2所示，三相橋式電壓型逆變器共有八種開關狀態(tài)，根據(jù)三個橋臂開關的不同組合，逆變器共可以輸出八個基本電壓矢量，包括六個非零矢量(U1-U6)和兩個零矢量(Utl, U7)。當給定電壓矢量的幅值達到六邊形的內切圓時，線性調制區(qū)結束；當給定電壓矢量的幅值超過六邊形的內切圓時，則需要進行過調制。目前提出的空間電壓矢量過調制方法有許多，其算法的復雜程度和效果各不相同。總體上來說，可以歸結為兩類，ー是雙模式控制，將整個過調制區(qū)域分為兩部分；ニ是單模式控制，將過調制區(qū)域視為ー個整體。其中，雙模式控制方法具體的實現(xiàn)過程復雜，需要根據(jù)調制比判斷參考矢量所在的過調區(qū)域，計算參考角或者保持角，并根據(jù)其對參考電壓進行幅值和相角的修正，重新計算基本矢量的作用時間。而單模式控制方法的實現(xiàn)過程簡単，但是傳統(tǒng)的單模式控制方法的控制精度低，輸出電壓低，控制可靠性不高、電壓的連續(xù)性不好。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種兩電平SVPWM過調制方法，該方法使SVPWM過調制計算簡單、實現(xiàn)容易、控制可靠，同時又有具有較高的精度。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種兩電平SVPWM過調制方法的技術實現(xiàn)方案，一種兩電平SVPWM過調制方法，包括以下步驟
SlOl :在每60°的扇區(qū)內，將給定參考電壓矢量的軌跡分成三個設定的區(qū)段，分別為過調制I區(qū)、過調制II區(qū)和過調制III區(qū)；S102 :利用線性調制計算基本矢量的作用時間；S103:利用基本矢量中零矢量的作用時間判斷過調制的起點，若利用線性調制計算出的零矢量作用時間小于或者等于零，則開始進行過調制計算；S104 :開始進行過調制計算，利用步驟S102中計算得到的基本矢量作用時間來判斷給定參考電壓矢量所處的區(qū)段，并根據(jù)給定參考電壓矢量所處區(qū)段的判斷值來直接修正每個扇區(qū)基本矢量的作用時間。作為本發(fā)明一種兩電平SVPWM過調制方法技術方案的進一步改進，步驟SlOl中設定的區(qū)段分為過調制I區(qū)、過調制II區(qū)上部、過調制II區(qū)下部、過調制III區(qū)上部和過調制III區(qū)下部，當基本矢量位于過調制I區(qū)時，kTi+1 ^ Ti ^ Ti+1/k ;當基本矢量位于過調 制II區(qū)上部時，Ti+1彡Ti,且Ti+1 < Ts ;當基本矢量位于過調制II區(qū)下部時，Ti > Ti+1，且Ti
<Ts ;當基本矢量位于過調制III區(qū)上部時，Ti+1彡Ti,且Ti+1彡Ts ;當基本矢量位于過調制
III區(qū)下部時，Ti > Ti+1，且 Ti ^ Ts ；其中，0彡i，i+l彡7，Ts為總的作用時間，Ti和凡+1分別為基本電壓矢量Ui和仏+1的作用時間。作為本發(fā)明一種兩電平SVPWM過調制方法技術方案的進一步改進，步驟S102中基本矢量的作用時間根據(jù)以下正弦調制算法公式進行計算
權利要求
1.一種兩電平SVPWM過調制方法，其特征在于，包括以下步驟 5101:在每60°的扇區(qū)內，將給定參考電壓矢量的軌跡分成三個設定的區(qū)段，分別為過調制I區(qū)、過調制II區(qū)和過調制III區(qū)； 5102:利用線性調制計算基本矢量的作用時間； S103:利用基本矢量中零矢量的作用時間判斷過調制的起點，若利用線性調制計算出的零矢量作用時間小于或者等于零，則開始進行過調制計算； S104 :開始進行過調制計算，利用步驟S102中計算得到的基本矢量作用時間來判斷給定參考電壓矢量所處的區(qū)段，并根據(jù)給定參考電壓矢量所處區(qū)段的判斷值來直接修正每個扇區(qū)基本矢量的作用時間。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種兩電平SVPWM過調制方法，其特征在于所述步驟SlOl中設定的過調制II區(qū)包括過調制II區(qū)上部和過調制II區(qū)下部，所述過調制III區(qū)包括過調制III區(qū)上部和過調制III區(qū)下部；當基本矢量位于過調制I區(qū)時，kTi+1 ^ Ti ^ Ti+1/k ；當基本矢量位于過調制II區(qū)上部時，Ti+1彡Ti,且Ti+1 < Ts ;當基本矢量位于過調制II區(qū)下部時,Ti > Ti+1，且Ti < Ts ;當基本矢量位于過調制III區(qū)上部時，Ti+1彡Ti,且Ti+1彡Ts ；當基本矢量位于過調制III區(qū)下部時，Ti > Ti+1，且Ti彡Ts ; 其中，O ( i, i+1 ( 7，k為系數(shù)，Ts為總的作用時間，Ti和Ti+1分別為基本電壓矢量Ui和ui+1的作用時間。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的一種兩電平SVPWM過調制方法，其特征在于所述步驟S102中基本矢量的作用時間根據(jù)以下正弦調制算法公式進行計算
4.根據(jù)權利要求3所述的一種兩電平SVPWM過調制方法，其特征在于，所述的步驟S103包括以下過程 判斷基本矢量中零矢量的作用時間是否小于零，如果零矢量的作用時間等于零或者大于零，則直接輸出基本矢量的作用時間Ui和Ti+1 ;如果零矢量的作用時間小于零，則進入步驟S104。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種兩電平SVPWM過調制方法，其特征在于如果滿足kTi+1 ^ Ti ^ Ti+1/k，則基本矢量位于過調制I區(qū)，修正基本矢量作用時間T' i和T' i+1為T' i = i+1 = O. 5TS ;其中，O. 95 ≤ k≤ O. 98。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種兩電平SVPWM過調制方法，其特征在于如果滿足Ti+1≤Ti,且Ti+1 < Ts，則基本矢量位于過調制II區(qū)上部，直接修正基本矢量的作用時間為 1 i+1 — Μ+1 1 i — 1S 1 i+1 °
7.根據(jù)權利要求4所述的一種兩電平SVPWM過調制方法，其特征在于如果滿足凡>Ti+1，且Ti < Ts,則基本矢量位于過調制II區(qū)下部，直接修正基本矢量的作用時間為T' i =T i，T'i+1 =Ts-Ti。
8.根據(jù)權利要求4所述的一種兩電平SVPWM過調制方法，其特征在于如果滿足Ti+1≥Ti,且Ti+1≥Ts，則基本矢量位于過調制III區(qū)上部，直接修正基本矢量的作用時間為T' i+1 = Ts，T' i = O。
9.根據(jù)權利要求4所述的一種兩電平SVPWM過調制方法，其特征在于如果滿足凡>Ti+1，且Ti ≥Ts，則基本矢量位于過調制III區(qū)下部，直接修正基本矢量的作用時間為T' i= TS，T' i+1 = o。
10.根據(jù)權利要求5至9中任一權利要求所述的一種兩電平SVPWM過調制方法，其特征在于，所述的步驟S104還包括直接輸出基本矢量作用時間Ti = T' i；Ti+1 = Ti i+1,T0 = O的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩電平SVPWM過調制方法，包括以下步驟S101在每60°的扇區(qū)內，將給定參考電壓矢量的軌跡分成三個設定的區(qū)段，分別為過調制I區(qū)、過調制II區(qū)和過調制III區(qū)；S102利用線性調制計算基本矢量的作用時間；S103利用基本矢量中零矢量的作用時間判斷過調制的起點；S104利用步驟S102中計算得到的基本矢量作用時間來判斷給定參考電壓矢量所處的區(qū)段，并根據(jù)給定參考電壓矢量所處區(qū)段的判斷值來直接修正每個扇區(qū)基本矢量的作用時間。本發(fā)明方法使SVPWM過調制計算簡單、實現(xiàn)容易、控制可靠，同時又有具有較高的精度。
文檔編號H02P27/12GK102629850SQ201210098738
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權日2012年4月6日
發(fā)明者周志宇, 尚敬, 楊大成 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司