[发明专利]一种二电平三相空间矢量脉冲宽度调制器及其SVPWM优化方法

权利要求书

1.一种二电平三相空间矢量脉冲宽度调制器，其特征在于，包括：

给定参考电压修正模块（1），根据给定参考电压u_r(u_r∠θ)，不改变电压相角，当u_r＞1时，按照修正电压幅值，得到修正后的参考电压u_m(u_m∠θ)；

电压坐标变换模块（2），用于将修正后的参考电压u_m(u_m∠θ)由极坐标表示方式变换到两相静止坐标系u_m(u_a,u_β)，即u_α＝u_mcosθ与u_β＝u_msinθ；

电压区间计算模块（3），用于计算出两相静止坐标系中u_m(u_a,u_β)对应于电压空间中的区间位置，即电压区间号sector；

矢量时间计算模块（4），根据所述两相静止坐标系u_m(u_a,u_β)和相应电压区间号sector得到相邻基本矢量时间t₁、t₂和零矢量时间t₀＝1-t₁-t₂；

调制算法优化模块（5），根据所述相邻基本矢量时间t₁、t₂和零矢量时间t₀，按照优化的调制算法，计算出优化后的相邻基本矢量时间t′₁、t′₂和最先触发PWM比较点时间τ₀；

PWM比较点时间计算模块（6），根据所述t′₁、t′₂、τ₀和相应电压区间号sector得到A相、B相、C相各相上桥臂高电平导通下PWM比较点时间T_a、T_b、T_c。

2.根据权利要求1所述的一种二电平三相空间矢量脉冲宽度调制器，其特征在于，所述优化的调制算法包括以下步骤：

1）若t₀≥2t_lim，t′₁＝t₁，t′₂＝t₂，t′₀＝t₀；

2）若t_lim≤t₀＜2t_lim，t′₁＝t₁，t′₂＝t₂，t′₀＝t₀；当t₁＞t₂时，τ₀＝0，否则τ₀＝t′₀；

3）当t_lim/2≤t₀＜t_lim时，采用等比例压缩方法，t′₀＝t_lim；当t₁＞t₂时，τ₀＝0，否则τ₀＝t′₀；

4）当t₀＜t_lim/2时，输出电压工作在电压空间正六边形边界上，即t′₀＝0，τ₀＝0，此时t′₁、t′₂的计算方法如下：

4.1）当0≤t₀＜t_lim/2时或者当t₀＜0∩t₁+t₂2＜1∩t₁2+t₂＜1时，采用等比例缩放方法，即当t′₁＜t_lim时，t′₁＝0，t′₂＝1；当t′₂＜t_lim时，t′₁＝1，t′₂＝0；

4.2）当t₁≥t₂∩t₁+t₂/2≥1时，输出前向基本矢量v_k，即t′₁＝1，t′₂＝0；

4.3）当t₁＜t₂∩t₁/2+t₂≥1时，输出后向基本矢量v_k+1，即t′₁＝0，t′₂＝1；

其中，所述t_lim为死区时间和窄脉宽限制时间之和。

3.一种权利要求1所述二电平三相空间矢量脉冲宽度调制器的SVPWM优化方法，其特征在于：若t₀≥2t_lim，采用七段式SVPWM；若t_lim≤t₀＜2t_lim，采用DPWM1方式，即一种五段式PWM；若t₀＜t_lim，将电压矢量转换到DPWM1、三段式PWM或一段式PWM电压空间；其中，

所述t_lim为死区时间和窄脉宽限制时间之和；在所述七段式SVPWM中没有恒定电平，有τ₀和τ₇两个占空比限制；在所述DPWM1中，τ0=0,τ7=t0,t1≥t2τ0=t0,τ7=0,else,]]>即某一相为恒定电平，只有τ₀或者τ₇一个占空比限制；在所述三段式PWM中，某两相为恒定电平，只有另外一相电压可以调节，实际电压空间只有正六边形的非连续边界；所述一段式PWM即为三相均为恒定电平，实际电压只能工作在基本矢量和零矢量上；

由于死区时间与窄脉冲宽度限制，在实际过调制区，一些区域实际不能直接到达，因而需要采用优化的过调制方法进行处理，包括以下步骤：

1）修正给定参考电压，使得原给定参考电压范围与修正后的给定参考电压范围对应，即u_r与u_m之间建立映射关系：相角保持不变；当(1-t_lim)＜u_r≤1时，幅值不变，即u_m＝u_r；当1＜u_r≤时，幅值作线性修正，即um=(23+1)(ur-1)+1∈(1,4/3];]]>

2）修正后的给定参考电压u_m按照所述优化的调制算法进行调制，得到实际输出电压u_p，包括以下步骤：

2.1）当t₀≥t_lim时，直接输出u_m，即u_p＝u_m；

2.2）当t_lim/2≤t₀＜t_lim时，按等比例压缩方法处理u_m得到u_p，即

t1′=t1t1+t2.(1-tlim),t2′=t2t1+t2.(1-tlim),t0′=tlim;]]>

2.3）当t₀＜t_lim/2时，如下：

2.3.1）当0≤_t0＜t_lim/2时，按等比例拉伸方法处理u_m得到u_p，即

t2′=t2t1+t2,t0′=0;]]>

2.3.2）当t₀＜0∩t₁+t₂/2＜1∩t₁/2+t₂＜1时，按等比例压缩方法处理u_m得到u_p，即t1′=t1t1+t2,t2′=t2t1+t2,t0′=0;]]>

2.3.3）当t₁≥t₂∩t₁+t₂/2≥1时，输出前向基本矢量v_k；

2.3.4）当t₁＜t₂∩t₁/2+t₂≥1时，输出后向基本矢量v_k+1；

2.3.5）将等比例拉伸和等比例压缩后落在电压空间正六边形边界上不能达到的工作点，用临近的基本电压矢量v_k或者v_k+1替代。