[发明专利]一种空间矢量脉冲调制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种空间矢量脉冲调制方法和装置。

背景技术

目前，我国的电力机车牵引逆变器主要采用三电平牵引逆变器，拓扑结构图如图1所示，每个桥臂上有4个开关管和反并联二极管、两个箝位二极管。三个桥臂输出的电压分别为V_AO、V_BO、V_CO，相位相差120°。

现有技术中，三电平牵引逆变器在调制算法方面采用传统的三电平空间矢量脉冲调制（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM）SVPWM调试算法，传统的三电平SVPWM调制算法获取三电平牵引逆变器的27种开关状态中每种开关状态对应的矢量（V_AO、V_BO、V_CO），将每种开关状态对应的矢量转换到α-β平面直角坐标系中，并根据每种开关状态在α-β平面直角坐标系对应的矢量以及参考矢量在α-β平面直角坐标系对应的矢量，确定合成参考矢量所需的3种开关状态对应的矢量，并根据参考矢量以及合成参考矢量所需的3种开关状态对应的矢量，确定参考矢量的作用时间内每种开关状态的作用时间，将V_AO、V_BO、V_CO转换到α-β平面直角坐标系中，其中β轴超前α轴90°。

然而，现有技术中，由于V_AO、V_BO、V_CO的相位相差120°因此在α-β平面直角坐标系中，3种开关状态中每种开关状态在α-β平面直角坐标系对应的矢量的作用时间的计算公式均与角度的三角函数有关，在计算过程中，角度的三角函数常取有限位数，并且三角函数的计算时间较长，导致计算得到的各矢量的作用时间的准确度较低，控制算法的实现速度较慢，影响空间矢量脉冲调制方法的精度和计算速度。

发明内容

本发明提供一种空间矢量脉冲调制方法和装置，用于解决现有技术中空间矢量脉冲调制方法的精度较低和计算速度慢的问题。

本发明的第一个方面是提供一种空间矢量脉冲调制方法，包括：

获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压；

将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，所述m轴和n轴的夹角为60°；

获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及所述参考矢量的作用时间；

根据所述参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；

根据所述参考矢量、所述参考矢量的作用时间以及所述至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在所述参考矢量的作用时间内所述至少三种开关状态的作用时间。

本发明的第二个方面是提供一种空间矢量脉冲调制装置，包括：

获取模块，用于获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压；

转换模块，用于将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，所述m轴和n轴的夹角为60°；

所述获取模块，还用于获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及所述参考矢量的作用时间；

确定模块，用于根据所述参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；

所述确定模块，还用于根据所述参考矢量、所述参考矢量的作用时间以及所述至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在所述参考矢量的作用时间内所述至少三种开关状态的作用时间。

本发明中，通过将三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，根据参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，进而根据参考矢量、参考矢量的作用时间以及至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在参考矢量的作用时间内至少三种开关状态的作用时间，使得至少三种开关状态的作用时间的计算公式与角度的三角函数无关，提高了计算开关状态的作用时间的准确度，从而提高了空间矢量脉冲调制方法的精度和计算速度。

附图说明

图1为三电平牵引逆变器的拓扑结构图；

图2为本发明提供的空间矢量脉冲调制方法一个实施例的流程图；