[发明专利]用于空间矢量调制和增强型空间矢量调制的伪零矢量

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在例如电机控制应用中使用伪零矢量执行针对PWM控制的空间矢量调制，或增强型空间矢量调制，或二者以便产生AC波形的装置和方法。

背景技术

空间矢量调制（SVM）是一种用于控制脉冲宽度调制（PWM）的算法。其被用于产生交流电流（AC）波形；最常见的是从DC以不同的速度驱动三相交流供电的电机。SVM有许多变化形式，这导致不同的质量和计算要求。

如图1所示的三相逆变器100必须受到控制，从而在任何时候同一臂的两个开关都不能接通，否则DC供电将被短路。这一要求可通过在臂中开关的互补操作来满足。也就是说，如果A⁺是接通，则A^-是断开，反之亦然。这导致针对逆变器100可能具有八个开关矢量，V₀至V₇，具有六个活动的开关矢量和两个零矢量，如图2的图表110所示。

为了实现空间矢量调制，利用频率为f_s(T_s=1/f_s）对参考信号V_ref进行采样。参考信号可能从三个单独的相位参考值，例如使用αβγ变换。然后使用两个相邻的活动开关矢量和一个或两个零矢量的组合来合成参考矢量。存在选择矢量序列的顺序和使用哪个零矢量的各种策略。矢量的策略性选择将影响到谐波含量和开关损耗。

发明内容

本公开涉及一种用于执行针对PWM控制的空间矢量调制以便产生交流波形的方法。该方法包括生成并采样参考信号以生成参考样本，并执行参考矢量的近似，以合成与至少一个参考样本相关联的参考矢量。参考矢量近似在其形成中采用活动矢量、一个或多个零矢量、以及一个或多个伪零矢量。

在该方法的一个实施例中，伪矢量包括其间具有180°的角度差的两个活动矢量的组合。在另一个实施例中，组合形成伪矢量的两个活动矢量具有相同的标量幅度。

在该方法的另一个实施例中，伪矢量包括其间具有120°的角度差的三个活动矢量的组合。在另一实施例中，组合形成伪矢量的三个活动矢量具有相同的标量幅度。

在该方法的一个实施例中，参考矢量近似中的活动矢量包括相邻的活动矢量。在另一实施例中，参考矢量的一部分由两个相邻的活动矢量近似，参考矢量的剩余部分由两个不相邻的活动矢量近似。根据一个实施例，由活动矢量驱动的参考矢量的一部分由变量m代表，其中0≤m≤1，由活动矢量驱动的参考矢量的剩余部分由1-m代表。当m=1时，由活动矢量驱动的整个参考矢量由两个邻近矢量近似，而当m=0时，由活动矢量驱动的整个参考矢量由两个不相邻的活动矢量近似。在一个实施例中，不相邻的活动矢量彼此相离120°。

根据本发明的另一个实施例，控制系统包括空间矢量调制器，其被配置为接收多个参考信号样本，并执行参考矢量的近似，以合成与参考样本的至少一个相关联的参考矢量。参考矢量近似在其形成中采用活动矢量、一个或多个零矢量、以及一个或多个伪零矢量，其中所述空间矢量调制器基于参考矢量近似输出定时信号。所述控制系统还包括脉宽调制单元，其被配置为接收来自空间矢量调制器的定时信号，并且基于其输出脉宽调制控制信号，以及三相逆变器，其被配置为接收所述脉宽调制控制信号并基于其产生交流电流波形。

在该控制系统的一个实施例中，伪矢量包括其间具有180°的角度差的两个活动矢量的组合。在另一个实施例中，组合形成伪矢量的两个活动矢量具有相同的标量幅度。

在该控制系统的另一个实施例中，伪矢量包括其间具有120°的角度差的三个活动矢量的组合。在另一实施例中，组合形成伪矢量的三个活动矢量具有相同的标量幅度。

在该控制系统的一个实施例中，参考矢量近似中的活动矢量包括相邻的活动矢量。在另一实施例中，参考矢量的一部分由两个相邻的活动矢量近似，参考矢量的剩余部分由两个不相邻的活动矢量近似。在一个实施例中，参考矢量的一部分由变量m代表，其中0≤m≤1，其中参考矢量的剩余部分由1-m代表。当m=1时，由活动矢量驱动的整个参考矢量由两个邻近矢量近似，而当m=0时，由活动矢量驱动的整个参考矢量由两个不相邻的活动矢量近似。在一个实施例中，不相邻的活动矢量彼此相离120°。