[发明专利]一种基于SVPWM算法的车辆控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及车辆控制系统领域，尤其是指一种基于SVPWM算法的车辆控制系统。

背景技术

逆变器包括有正弦波逆变器和方波逆变器。正弦波逆变器输出的是同我们日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电，因为它不存在电网中的电磁污染。方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。同时，其负载能力差，仅为额定负载的40－60%，不能带感性负载。如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容。针对上述缺点，出现了准正弦波（或称改良正弦波、修正正弦波、模拟正弦波等等）逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连续性不好。总括来说，正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够带动任何种类的负载，但技术要求和成本均高。准正弦波逆变器可以满足我们大部分的用电需求，效率高，噪音小，售价适中，因而成为市场中的主流产品。但现有的逆变器在使用过程中，由于其负载电流通过各相桥臂，会在直流侧中点产生一定的电流，使分压电容电压不平衡。电容电压不平衡会增大输出电压波形的谐波含量，同时会加大开关器件的电压应力，甚至会损坏开关器件、击穿直流侧电容。因此，在变频调速系统中，需要通过控制算法进行适当选择开关状态方程的自由度来均衡电容电压。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于SVPWM算法的车辆控制系统。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于SVPWM算法的车辆控制系统，其特征在于：首先，建立基于SVPWM算法的三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波；再按SVPWM算法的平均值等效原理，在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等，进而在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到；两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成PWM 控制波形；首先，设直流母线侧电压为U_dc，逆变器输出的三相相电压为U_A、U_B、U_C，其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，定义三个电压空间矢量 U_A(t)、U_B(t)、U_C(t)，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120°，当相电压有效值为U_m，电源频率为f时，则有：

  (1-1)

其中，，则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量U(t)就可以表示为：

         (1-2)

可见 U(t)是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值的1.5倍，U_m为相电压峰值，且以角频率ω=2πf按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量 U(t)在三相坐标轴(a，b，c)上的投影就是对称的三相正弦量；

由于逆变器三相桥臂共有6组开关管，为了研究各相上下桥臂不同开关组合时逆变器输出的空间电压矢量，定义开关函数为：

        (1-3)

(S_a、S_b、S_c)的全部组合共有八个，包括六个非零矢量 U_l(001)、U₂(010)、U₃(011)、U₄(100)、U₅(101)、U₆(110)、和两个零矢量U₀(000)、U₇(111)，其中，非零矢量的幅值相同(模长为2U_dc/3)，相邻的矢量间隔 60°,而两个零矢量幅值为零，位于中心；在每一个扇区，选择相邻的两个电压矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电压矢量，即：

               (1-5)

或者等效成下式：