[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

说明书

技术领域

本发明涉及交流电机控制的技术领域，尤其是指一种考虑死区与窄脉宽限制的二电平三相空间矢量脉冲宽度调制器及其SVPWM优化方法。 

背景技术

脉冲宽度调制（PWM，pulse width modulation）是电机控制系统的重要组成部分。由于矢量脉冲宽度调制（SVPWM，space vector PWM）技术的高电压利用率、低电压谐波和易数字实现等特性，其在电机矢量控制中得到广泛应用。 

在二电平三相逆变系统中，开关管的8种状态能够产生6个基本电压矢量v₁/v₂/…/v₆和2个零矢量v₀/v₇，基本电压矢量构成的正六边形区域（包括边界）为输出电压能够到达的范围（电压空间）。电压空间内的任意电压矢量都可以通过相邻两个基本矢量和零矢量合成，即为SVPWM技术。 

设给定参考电压U_r（U_r∠θ）以最大相电压（基本电压矢量构成的正六边形内接圆半径）为基准标幺化，标幺化结果u_r(u_r∠θ)（θ∈[0,2π)），u_r记为调制度，即那么，最大输出电压为基本电压矢量（幅值为），调制度为当u_r≤1时，输出电压矢量ur轨迹都在正六边形内（不超出内接圆），可以正常输出圆形磁链，即为线性调制区；当1＜u_r≤时，输出电压矢量u_r有部分轨迹超出正六边形范围（超出内接圆），不能正常输出圆形磁链，为过调制区。 

目前已经提出多种过调制方法，以求减小过调制区的谐波，减少过调制运 算量，提高过调制区线性度。 

如图5a所示，电压空间可以基本矢量为边界将矢量空间分为S1/S2/S3/S4/S5/S6六个区域，每个区域中电压矢量u_r可以通过前向相邻基本电压矢量v_k、后向相邻基本电压矢量v_k+1和零矢量v_z（v₀或者v₇）合成，即 

ur=t1vk+t2vk+11=t1+t2+t0]]>

其中T_s、T₁、T₂和T₀分别为PWM周期、前向相邻基本矢量时间、后向相邻基本矢量时间和零矢量时间，t₁＝T₁/T_s，t₂＝T₂/T_s，t₀＝T₀/T_s。SVPWM实现一般采用七段式的对称调制方式，如图5b所示，，其中T_a、T_b和T_c分别为A相、B相和C相上桥臂PWM比较点时间（高电平导通）。