[发明专利]一种多相逆变器空间电压矢量调制算法

说明书

本发明涉及一种多相逆变器空间电压矢量调制算法。根据控制要求将子平面划分为S种扇区，确定每种情况下选取的m个线性无关的基本电压矢量；根据n相电机上的n相电流、电角速度、母线电压、数字控制周期计算得到每个数字控制周期中的m个期望电压，并表示成矢量形式，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；选取m个线性无关的基本电压矢量，并计算出这m个线性无关的基本电压矢量合成m个期望电压矢量的作用时间，将作用时间ti0对应的电压矢量替换为相反方向的电压矢量；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。

技术领域

本发明涉及电压技术领域，特别是涉及一种多相逆变器空间电压矢量调制算法。

背景技术

多相电机具有转矩脉动小、可靠性高、容错性好、容量大等特点，广泛应用于电动汽车、航空设备和轨道交通等低压大功率场合，其控制方法的研究备受关注。控制方法决定多相逆变器输出，进而驱动多相电机稳定运行。

不同的多相电机具有不同的恒功率变换矩阵，恒功率变换矩阵将多相电机自然坐标系中的数学模型解耦变换到静止直角坐标系，将多相电机基波和谐波解耦变换到多个子平面进行独立控制。每个子平面有0、1、2个自由度，一个自由度对应一个期望电压，若多相电机有m个自由度，则需要生成m个期望电压。结合恒功率变换矩阵和多相电压源逆变器的不同开关组合可以得到多相电机在多个子平面的基本电压矢量分布图。将m个期望电压分别表示成m个维度的矢量形式，矢量的长度代表相应期望电压的绝对值，矢量的方向代表相应期望电压的正负性，m个期望电压对应m个期望电压矢量。空间电压矢量调制方法就是在一个控制周期中选取基本电压矢量合成期望电压矢量；

空间电压矢量调制方法通常结合在子平面上划分扇区的方式使用，多相电机每个子平面可以划分为多个扇区，子平面合成期望电压矢量是指相应子平面中所有期望电压矢量之和，根据各个子平面合成期望电压矢量在相应子平面上所处扇区的不同，会产生许多种不同情况，将所有不同情况列举出来，每种情况下选取的基本电压矢量也会不同；

目前已有的多相逆变器空间电压矢量调制方法基本分为两类：第一类是在一个控制周期中选取单个基本电压矢量作用的方法，其存在不能准确合成期望电压矢量的问题，使得多相电机的控制效果较差，第二类是在一个控制周期中选取多个基本电压矢量合成期望电压矢量的方法，其只适用于谐波平面的期望电压为0的情况，且要求子平面基本电压矢量分布符合特定情况。已有的第二类方法与第一类方法相比，具有非常明显的优势，适用条件也更为严格。为了使第二类方法的适用范围更广，充分利用多相电机多个自由度优势，本发明提出一种多相逆变器空间电压矢量调制算法。

发明内容

本发明的目的在于解决已有技术的不足之处，提供一种多相逆变器空间电压矢量调制算法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种多相逆变器空间电压矢量调制算法，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(q＝1～p)种扇区，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；