[发明专利]电机在三相定子坐标系下的SVPWM实现方法

说明书

本发明公开了一种电机在三相定子坐标系下的SVPWM实现方法，在三相坐标下，直接根据三相相电压值大小判断出空间矢量所在扇区，同时对三相电压值进行简单的加减除法计算可以得到两个非零矢量的导通时间。三相坐标下的SVPWM算法避免了αβ坐标变换，实现方式简单快速，同时大大降低了SVPWM算法实现对硬件的要求，在工程应用上具有一定的现实意义。

技术领域

本发明属于电力电子和变流计算领域，尤其涉及一种电机在三相定子坐标系下的SVPWM实现方法。

背景技术

经过几十年的研究与发展，空间矢量PWM算法已经广泛地应用于工业当中。SVPWM算法由于其直流侧电压利用率高、动态响应快速、输出电压畸变较小以及易于数字化实现的特点在电机控制以及功率变换等领域获得了广泛的应用。但是大部分的SVPWM算法首先需要对a、b、c三相参考电压进行Clark变换，把三相参考电压从三相坐标系转换到αβ坐标系，再根据参考电压矢量在αβ坐标系下的值求得参考电压所在的实时扇区值和占空比。

这种算法有很大的缺点：首先要进行αβ坐标变换后再求得扇区值和占空比，过程中要做多次乘法，对硬件资源要求比较高；其次αβ坐标变换过程中带有根号，算法实现的时候会产生截断误差。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种电机在三相定子坐标系下的SVPWM实现方法，即一种新颖的在三相坐标系下直接判断旋转电压矢量所在扇区和计算导通时间的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

在三相坐标下，直接根据三相相电压值大小判断出空间矢量所在扇区，同时对三相电压值进行简单的加减除法计算可以得到两个非零矢量的导通时间。三相坐标下的SVPWM算法避免了αβ坐标变换，实现方式简单快速，同时大大降低了SVPWM算法实现对硬件的要求，在工程应用上具有一定的现实意义。

1，判断旋转电压矢量所在扇区；

设直流无刷电机控制器需要产生的三相电压分别为

Ura＝UphmCOSwt

Urb＝UphmCOS(wt-120) (1)

Urc＝UphmCOS(wt+120)

式中的三相电压瞬时值用电压矢量V在三相坐标系下各轴上的投影表示，V的大小为相电压幅值Uphm，以角速度w＝2π f在空间旋转，f指电压矢量的旋转的频率，t指的是从开始计时到当前时间的时间间隔。由式(1)得到三相电压Ura，Urb，Urc，比较Ura，Urb，Urc的大小关系，得出电压矢量V所在扇区。

结合电压矢量分布图可以知道当电压矢量V位于第1扇区时，Ura＞Urb＞Urc，反过来，只知道Ura＞Urb＞Urc时就可以判断出输入电压矢量位于第1扇区。同理，其他扇区各相输入电压关系如表1所示：

表1

从表1可以看出，可以直接根据三相电压Ura，Urb，Urc之间的大小关系判断出电压矢量V所在的扇区。

在三相坐标系下直接根据三相电压Ura，Urb，Urc的大小关系来判断扇区的方法与进行了αβ变换的空间矢量扇区判断方法相比计算简单，物理意义清晰。

步骤2，计算PWM导通时间：

根据三相输入电压Ura，Urb，Urc的大小关系，最大的为Ux，第二为Uy，最小的为Uz；由式(5)直接写出两个非零矢量的导通时间t1和t2：

t₁＝(U_x-U_y)·T/U_D