[发明专利]一种空间电压矢量脉宽调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流变频领域的矢量调制方法，尤其涉及一种空间电压矢量脉宽调制方法。

背景技术

空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）和正弦脉宽调制（SPWM）是三相逆变电路中最为常见的两种调制方式。正弦脉宽调制（SPWM）是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法，该调制方法根据冲量(窄脉冲的面积)相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，效果基本相同的原理，实现对正弦波进行脉宽调制。空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）将逆变器和电机视为一体，从三相输出电压的整体效果出发，将三相逆变器的输出电压在复平面上合成空间电压矢量，通过不同的开关矢量组合去逼近指令的空间电压矢量，使得输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。

现有技术中SVPWM实现方法如下：

图1为三相电压型逆变器供电的电动机变频调速系统的电路图。如图1所示，在忽略电机定子电阻的前提下，根据定子电压矢量与定子磁链空间矢量的关系，得到三相电机电压矢量关系，如公式（1-1）所示：

u_s=2/3(u_as+u_bse^j2π/3+u_cse^j4π/3)   （1-1）

其中，u_s表示输出的电压矢量，u_as、u_bs、u_cs表示三相相电压矢量。

电机的相电压依赖于对应桥臂上功率管的开关状态。当逆变器采用双极性调制时，在不考虑死区时间的情况下，上下桥臂的功率器件是互锁的，因而三相逆变器中6个功率开关器件具有8个独立的开关状态，根据每种开关状态产生的三相定子电压,得到8个基本的电压矢量，其包括6个非零矢量(U1～U6)和两个零矢量(U0、U7)，非零矢量的模为2/3V_dc，V_dc为直流母线电压。图2为逆变器输出的空间电压矢量图。

SVPWM调制方法，在每一个采样周期T_s内利用若干个基本电压矢量合成任意给定的参考电压矢量U_out。如设给定的参考电压矢量U_out位于由非零基本电压矢量U₄和U₆组成的扇区内时（图2所示的I扇区），U_out和U₄间的夹角为θ，利用两个非零电压矢量U₄、U₆和两个零电压矢量合成参考电压矢量U_out。由伏安平衡法则和矢量合成的平行四边形法，利用三角形的正弦定理得到两个电压矢量作用时间T₄、T₆和两零矢量作用的时间T₀，如式（1-2）所示：