[发明专利]一种基于空间矢量的同步调制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及矢量调制领域，特别涉及一种基于空间矢量的同步调制方法。

背景技术

交流传动系统是指以电机为控制对象，通过变压变频(VVVF，VariableVoltage Variable Frequency)方式调节交流电机转速和转矩的一种新型传动系统。交流传动系统一般由主回路、控制系统和控制对象-交流电机组成。主回路包括直流母线、直流支撑电容、以及由功率半导体器件组成的变流器。控制系统是构建在数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)或中央处理器(CPU，Central Processing Unit)等硬件平台上，运用滑差控制、磁场定向控制或直接转矩控制等各种交流电机控制理论的实时控制系统，它通过对传动系统中电机转速、电机电流和直流母线电压等信号的采集和处理，能够根据要求的转速或转矩指令，控制主回路中功率半导体器件的通断来调节作用于电机的交流电压的幅值和频率，实现对电机转速和转矩的控制。

脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)是交流传动控制系统中一个极其重要的组成部分，该部分的功能是根据输入的参考电压和当前直流母线电压，控制调节主回路功率半导体器件通断的脉冲信号宽度，使主回路输出的基波电压等于输入的参考电压。根据调制比的不同，PWM分为异步调制和同步调制，异步调制时变流器开关频率保持不变。同步调制时，变流器开关频率同变流器输出基波频率之间严格地保持比例关系，开关频率随着基波频率的变化而变化。相对于异步调制，同步调制的一个显著优点是不仅能一直保持变流器输出三相交流电压的对称，而且能够实现相电压的半波对称(HWS，Half WaveSymmetry)和四分之一波对称(QWS，Quarter Wave Symmetry)，从而减少低次谐波。同步调制常用于大功率传动系统的高速区。

对于所述同步调制，目前主要有三角载波比较法和多边形轨迹跟踪法，下面首先介绍三角形载波比较法。

三角形载波比较法：变流器的三相调制波与同一个三角载波比较以输出三相PWM信号，而且三角形载波的频率与调制波的频率之比不变，保证变流器开关频率同变流器输出基波频率之间严格保持比例关系。为了克服低频时开关频率过低，谐波增加，高频时开关频率过高，器件难以承受的缺点，采用分段同步调制，即把变流器输出频率范围划分成若干个频率段，每个频率段内保持载波比为恒值，不同频率段的载波比不同。参见图1，现有技术分段同步调制示意图。图1中实线的斜率为载波比，随着调制波频率的增加而分段增加，上面的虚线为变流器开关频率的上限。0～f₁或者f₂～f₃即为一个频率段。参见表1，各个频率段的载波比。

表1，各个频率段的载波比

三角载波比较法分为以下步骤：

步骤101：采样调制波的频率f。

步骤102：由步骤1中的频率，查表1得到所述频率对应的载波比N。

步骤103：根据上述载波比N，确定相应的角度Δθ＝2π/N。

步骤104：根据上述角度Δθ得到调制波频率相应的定时值T＝Δθ/ω＝Δθ/2πf＝1/Nf，并送第一定时器。

步骤105：根据图2所示的现有技术调制比-频率曲线得到调制比m。调制比定义为m＝V_s/V_dc，V_dc为直流侧电压，V_s为参考电压矢量的幅值。

步骤106：查正弦表得到第一个U、V、W的正弦值。