[发明专利]采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及变频器频率的控制方法，具体地说是一种采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法。

背景技术

空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术实际上是对应于交流感应电动机的三相电压逆变器的功率器件的一种特殊的开关触发顺序和脉宽大小的组合，这种开关触发顺序和组合将在电机定子三相绕组线圈中产生三相互差120度电角度波形失真较小的正弦波电流。实践证明，与直接的正弦脉宽调制(SPWM)技术相比，SVPWM在输出电压或电机绕组线圈中的电流中会产生更少的谐波，提高了对电压源逆变器直流供电电源的利用率。因而，SVPWM技术在目前的变频器上得到了广泛的应用。

SVPWM技术是通过与基本的空间矢量对应的开关状态的组合，来获得定子的参考电压矢量，大多数的变频器采用的是5段式空间矢量运算法，其算法由于将零矢量集中插入，因此在低频时明显会出现输出不平稳的现象，现在常用的变频器存在如下缺点：1、输出信号的脉动转距较大，因而振动大、噪音高；2、运算算法效率低下，很难进一步提高输出频率。

发明内容

本发明的目的在于寻求一种采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法。以提高驱动电动机转速，同时使变频器的输出转矩更大、振动更小、噪音更低。

按照本发明提供的技术方按，所述七段式空间失量运算法提高变频器频率的方法包括：

步骤一、确定旋转电磁场空间电压矢量的扇区号：在每个PWM周期内，根据电机电磁场的旋转角θ，利用公式：S＝Int(θ/60)求得空间矢量所在扇区的扇区号S；其中，0℃＜θ＜360℃，0≤S≤5；

步骤二、求得扇区号S后，再确定与该扇区相邻的两个基本矢量，并通过改变相邻的两个基本矢量的作用时间，来保证所合成的电压空间矢量幅值相等，为了要获得每个矢量的作用时间，必须进行快速的三角函数运算和一系列变换运算；

步骤三、添加零电压矢量：为了使旋转电磁场的磁链的旋转速度平滑，将零电压矢量平均分成三次插入对应的扇区，其具体插入顺序是：

1)每个扇区的开始插入一个零电压矢量000，作用时间t0/4；

2)插入第一个非零电压矢量，作用时间t1/2；

3)插入第二个非零电压矢量，作用时间t2/2；

4)插入零电压矢量111，作用时间t0/2；

5)插入第二个非零电压矢量，作用时间t2/2；

6)插入第一个非零电压矢量，作用时间t1/2；

7)插入零电压矢量000，作用时间t0/4。

采用该运算方法后，由于将零矢量分三段分别插入，由3段零矢量和4段相邻的2个非零矢量组成，3段零矢量分别位于PWM(脉宽调制)波的开始、中间和结尾，如此使得每相每个PWM波输出只使功率器件开关一次，使得输出信号的脉动转距减小。

特别在软件技术上，采用了“七段式空间矢量的运算方法”，使交流电机产生圆形磁场，减少电机产生的脉动转矩，使机器振动更小，再加上“采用了对称的SVPWM的新技术”，使输出信号的谐波更少，波形质量清晰度更好，电源电压更稳定。另外，采用特殊的运算方法，进一步提高了运算效率，使载波频率最高可达25KHz，输出频率最高可达4500Hz，成为国内首创。本发明有效提高了普通变频器的特性，填补了我国高频变频器的空白。广泛应用于高速切削机床、高速气流纺织机、航空航天等领域，深受客户的青睐。

上述每段的作用时间是根据电机运行时的磁场参数而确定的，其中，t0是零电压矢量的总作用时间，t1是第一个非零电压矢量总作用时间，t2是第二个非零电压矢量总作用时间。所有零电压矢量的总累计时间是不变，这就是七段式空间矢量运算的基本定义。

分三次插入零电压矢量，就是为了要在每个阶段，仅使输出开关管开关一次，从而减少驱动管的功耗和加快程序执行速度。

本发明的优点是：1、提高了变频器的性能，简化了机器的操作，尤其在提高变频器频率上有独特效果。2、变频器具有输出转矩更大、振动更小、噪音更低、功能更全等特点，特别在软件实现技术上，效率更高。3、使交流电机产生圆形磁场，减少电机产生的脉动转矩，使机器振动更小，输出信号的谐波更少，波形质量清晰更好，电源电压更稳定。

附图说明

图1是系统主程序框图。

图2是周期中断程序框图。

图3是第1扇区位置PWM实例及其占空比。

具体实施方式

系统主程序中：

1、上电复位：当3.3V电源电压升到3V时，复位电路将产生一个150ms的复位信号，使DSP(数字信号处理器)芯片复位，然后，DSP开始工作。