[发明专利]一种基于映射原理的空间矢量脉冲宽度调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间矢量脉冲宽度调制方法，特别是一种基于映射原理的空间矢量脉冲宽度调制方法。

背景技术

空间矢量脉冲宽度调制方法是三相电压型逆变器中常用的一种脉冲宽度调制方法，空间矢量脉冲宽度调制方法依据“伏秒等效”的原则，利用逆变器的6个非零矢量和2个零矢量来合成6个扇区内的任意电压矢量。

传统的空间矢量脉冲宽度调制方法首先要对电压矢量的扇区进行判断，然后将电压矢量分解到对应扇区的两个相邻的非零矢量上，之后再计算非零矢量的作用时间，并根据计算出的作用时间是否超过脉冲宽度调制方法的周期来设定零矢量。这种方法一方面需要进行扇区的判断，另一方面需要针对每个扇区计算不同的非零矢量的作用时间，使得整体方法较为复杂，而已有的程序实现方法可读性也较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于映射原理的空间矢量脉冲宽度调制方法，解决传统计算方式实现复杂，可读性差的问题。

一种基于映射原理的空间矢量脉冲宽度调制方法的具体步骤为：

第一步 搭建空间矢量逆变系统

空间矢量逆变器系统，包括：直流电源，三相桥式逆变器，控制器、驱动电路和空间矢量模块。其中直流电源为蓄电池或超级电容，三相桥式逆变器由六个可控开关器件组成，空间矢量模块的功能为：根据输入的电压矢量计算三相桥式逆变器各相的占空比。其中直流电源的正负极与三相桥式逆变器直流母线的正负极相连，驱动电路的输出端与三相桥式逆变器的控制信号输入端相连，控制器的输出端与驱动电路的输入端相连，空间矢量模块置于控制器中。

第二步  空间矢量模块处理输入电压

空间矢量模块的输入电压矢量应基于两相静止坐标系（α，β），即给定的空间电压矢量表述为α，β轴的电压，分别为u_α0，u_β0。而三相桥式逆变器直流母线电压udc的0.866倍为三相桥式逆变器所能达到的最大线性调制范围，因此以其为基准对u_α0，u_β0进行标幺化处理。

u_α= u_α0/(0.866×udc)

u_β= u_β0/(0.866×udc)

其中，u_α，u_β分别为标幺化处理后的α，β轴给定电压矢量。

第三步 空间矢量模块映射变换α，β轴电压

根据映射原理，将u_α，u_β进行映射，使其变换到三相静止坐标系（a，b，c）下。具体地，空间矢量模块将u_α，u_β分别投射到三相静止坐标系（a，b，c）中的a，b两相，而c相电压为0。具体地

ua=u_α

ub=-0.5u_α﹢0.866u_β

uc=0

其中，ua，ub，uc分别为映射变换后的a，b，c三相的电压。

第四步 空间矢量模块非负处理a，b，c三相电压

当ua，ub，uc存在负值时，需要对其进行非负处理。由于叠加零矢量不会影响原空间矢量的实现，因此采取在各相电压值上叠加等量数值的方式进行非负处理。

具体地，空间矢量模块分别对a，b两相的电压值进行非负判断，首先进行初级非负处理，如果ua<0,则

ua0=ua-ua

ub0=ub-ua

uc0=uc-ua

其中，ua0，ub0，uc0为初级非负处理后的a，b，c三相电压。

进行进一步判断，如果ub0<0,则

ua1=ua0-ub0