[发明专利]三相交流电动机PWM控制的通用脉宽占空比确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相交流电动机PWM(脉冲宽度调制)控制的通用脉宽占空比的确定方法，特别是涉及一种避免复杂的扇区判断和矢量分解，并可以实现包括SPWM(正弦脉宽调制)方式和SVPWM(空间矢量脉宽调制)方式在内的通用脉宽占空比的确定方法。

背景技术

目前，在开关电源、电机控制等需要实现功率逆变功能的装置中，PWM控制已经成为应用最广泛的控制方式。PWM控制的理论依据是采样控制理论中的冲量守恒原理，即：冲量相等而形状不同的窄脉冲作用到惯性环节上时，其效果基本相同。PWM控制技术就是以该原理为依据，通过按照一定的规则，控制半导体开关器件的导通和关断，来获得一系列等幅而不等宽的脉冲。如果按照正弦规律来控制这些脉冲的宽度，那么，将其施加到如电机等惯性环节上，就会获得如同正弦波一样的作用效果。

在图1所示的三相电机PWM控制原理电路图中，PWM控制器分别向直流电源逆变器的三相逆变桥上、下桥臂的开关三极管施加控制信号，使三相逆变桥向三相电动机M输出宽度可控的三相脉冲，驱动电机以指定的方向和速度旋转。

事实上，PWM控制的基本原理虽然早就提出，但是受电力电子器件性能的制约，在上世纪20世纪80年代以前，在工程上一直未能得以广泛应用。20世纪80年代以来，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展、微处理器性能的提高，PWM控制技术才真正有了用武之地并获得了空前的发展。

目前，在PMSM(三相永磁同步电机)的全数字控制上，PWM控制方式已经成为不二之选。针对PMSM的PWM控制方法从开始的SPWM控制方法业已发展到现在的SVPWM控制方法。

与SPWM相比，SVPWM的优势在于能使直流电源的利用效率提高15.47％，但是，由于矢量分解的需要，将三相矢量空间分为六个扇区，如附图2所示，图中的Vr即需要分解的参考矢量，首先要判断Vr处于哪个扇区，然后选择作用矢量，将Vr分解为该扇区所对应的作用矢量分量(例如图2中的V₁’和V₂’)，还要按各矢量分量的大小计算确定其作用时间T(脉冲宽度)与采样周期T_s的比值(占空比)，其中的扇区判断和矢量分解需要进行三角函数和反三角函数运算，不仅算法复杂，编程代码量大，而且计算量也大，其代价是对处理器的运算能力要求更高。通常PWM控制器所采用的芯片运算速度与存储量均有限，因此，要实现PWM高精度控制必须简化PWM控制算法，以减少内存占用和提高运算效率。

发明内容

本发明的目的是为三相交流电动机PWM控制提供一种简单通用的脉冲宽度占空比的确定方法，使其既适用于SPWM控制方式，也适用于SVPWM控制方式，同时避免复杂的扇区判断和矢量分解。所要解决的技术问题是通过比较给定的三相电流的每两相电流的差值的绝对值的大小，按照绝对值最大的电流差值确定三相电流脉冲宽度占空比。

本发明的用于三相交流电动机PWM控制，可以实现包括SPWM控制方式和SVPWM控制方式的通用脉宽占空比确定方法，包括以下步骤：

确定三相交流电动机的归一化三相电流给定值I_a、I_b、I_c(-1≤I_a、I_b、I_c≤1)；

根据归一化三相电流给定值I_a、I_b、I_c按照公式(1)计算归一化三相电流的每两相电流差I_ab、I_bc、I_ca；

I_ab＝I_a-I_b

Ibc=Ib-Icc---(1)]]>

I_ca＝I_c-I_a