[发明专利]一种多相逆变器空间电压矢量调制算法

权利要求书

1.一种多相逆变器空间电压矢量调制算法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、确定多相电机相数n、自由度m和子平面个数p，根据控制要求对n相电机每一子

平面划分扇区，设每个子平面共有Sq种扇区，q＝1～p，则共有种扇区划分情况，确定每种情况下选取的m个线性无关的基本电压矢量；

步骤S2、根据n相电机上的n相电流i1～in、电角速度w、母线电压UDC、数字控制周期Ts计算得到每个数字控制周期中的m个期望电压Us1～Usm；

步骤S3、将m个期望电压表示成矢量形式Us1～Usm，计算各个子平面合成期望电压矢量在相应平面角度，判断所在扇区以及符合扇区划分情况；

步骤S4、选取相应情况下的m个线性无关的基本电压矢量Vi，i＝1～m，由矩阵知识计算出m个线性无关的基本电压矢量Vi合成期望电压矢量的作用时间ti，将ti0对应的电压矢量替换为相反方向的电压矢量，替换后的电压矢量的作用时间为|ti|，使得最终输出的m个基本电压矢量的作用时间均大于等于0；

步骤S5、将最终输出的m个线性无关的基本电压矢量及其作用时间转化为占空比Dx输出到n相电压源逆变器各桥臂中，驱动多相电机稳定运行。

其中，所述步骤S1中，划分扇区的原则是子平面上的基本电压矢量在临近扇区内具有较大投影幅值，并以子平面上基本电压矢量为边界划分扇区。

2.根据权利要求1所述的一种多相逆变器空间电压矢量调制算法，其特征在于，所述步骤S1中，m个线性无关的基本电压矢量具有特点：1、在具有较大合成期望电压矢量幅值的平面上具有较大的投影幅值，在具有较小合成期望电压矢量幅值的平面上具有较小的投影幅值，在各个平面上投影幅值的大小比例同各个平面上合成期望电压矢量幅值大小比例相近；2、尽可能靠近子平面上合成期望电压矢量所在扇区，尤其是合成期望电压矢量幅值较大的平面上。

3.根据权利要求1所述的一种多相逆变器空间电压矢量调制算法，其特征在于，所述步骤S4中，每个数字控制周期中的m个线性无关的基本电压矢量Vi合成m个期望电压矢量Us1～Usm的计算公式表示如下：

Vi，j，j＝1～m，表示基本电压矢量Vi在第j个坐标轴的分量大小；ti为基本电压矢量Vi的作用时间；Usj为在第j个坐标轴的期望电压矢量大小，可以根据电机磁场、转矩、谐波控制需要计算出来；Ts为一个数字控制周期。

所述步骤S4的具体实现过程如下：

由于m个基本电压矢量Vi线性无关，由矩阵知识可知，方程(1)具有唯一解；此时，ti为任意值，ti≥0或者ti0；由于基本电压矢量Vi的作用时间ti必须大于等于0，所以当ti0时，对公式(1)进行如下变换；

由于基本电压矢量故公式(2)可变换为：

从公式(3)可知，将作用时间ti0对应的基本电压矢量Vi替换为此时的作用时间为|ti|，就可以使得最终输出的m个基本电压矢量的作用时间均大于等于0。

4.根据权利要求3所述的一种多相逆变器空间电压矢量调制算法，其特征在于，所述步骤S5的具体实现过程如下：

当控制周期Ts为定值时，约束条件为：Ttotal＝|t1|+…+|ti|+…+|tm|≤Ts(4)

当Ttotal≤Ts时，表明最终输出的m个基本电压矢量在控制周期Ts内同时准确合成了m个期望电压矢量；剩余时间t0＝Ts-Ttotal由V0或作用；此时合成m个期望电压矢量的误差大小Δj，j＝1～m，如下式(5)所示；

当TtotalTs时，表明最终输出的m个基本电压矢量在控制周期Ts内不能准确合成m个期望电压矢量；此时需要对最终输出的m个基本电压矢量的作用时间|ti|进行等比例压缩，过程如下：

ti＝|ti|·Ts/Ttotal(6)

最后，为减小逆变器的开关频率，使得在每个控制周期Ts中，逆变器每相只开关一次，将最终输出的m个基本电压矢量及其作用时间|ti|通过公式(7)转化为占空比Dx，x＝1～n，0≤Dx≤1，输出到n相逆变器中；

mi为最终输出的m个基本电压矢量的序号，i＝1～m，为减小逆变器输出能耗，如果n相逆变器高电平有效，则G＝0，如果n相逆变器低电平有效，则G＝2n-1，x+y＝n+1，bitget(mi，y)为取位函数，取出mi的二进制形式的第y位，bitget(G，y)取出G的二进制形式的第y位。