[发明专利]一种三相四线三维空间矢量控制方法

摘要

一种三相四线三维空间矢量控制方法，它将三相四线四桥臂逆变系统进行统一建模，利用三相参考电压直接判断空间矢量所在的区间并得到三相四桥臂占空比，本发明从矢量控制的本质出发，将三相四线四桥臂逆变系统进行统一建模，利用三相参考电压直接判断空间矢量所在的区间并得到三相四桥臂占空比，避免了复杂的坐标变换及无理数运算，整体物理意义清晰、运算量小、具有空间矢量调制所有优点，具有很强的实用价值。且方便与其他数字算法相结合，实现三相四线制系统PWM整流、变频、逆变、电力有源滤波快速高效实现。

主权项

一种三相四线三维空间矢量控制方法，将三相四线四桥臂逆变系统进行统一建模，利用三相参考电压直接判断空间矢量所在的区间并得到三相桥臂占空比，其特征在于以直流母线中点O为参考点，定义Sa,Sb,Sc,Sn∈{‑1,1}为四个桥臂的开关函数，其开关方程为： u an u bn u cn u n = u ao - u no u bo - u no u co - u no 0 = U dc 2 S a - S n S b - S n S c - S n 0 = U dc 2 1 0 0 - 1 0 1 0 - 1 0 0 1 - 1 0 0 0 0 S a S b S c S n 和开关状态Sa、Sb、Sc和Sn共有16种，对应着16个电压矢量，包括14个非零矢量和2个零矢量，它们在αβγ三维空间的分布，相邻的3个电压矢量可构成一个四面体，一共24个；电压矢量表示成v(Sa Sb Sc Sn)，其中用p代表开关导通，n代表开关断开；以由三个电压矢量v1(pnnn)、v2(pnnp)、v3(ppnp)所组成的四面体A5，A5在αβ平面的投影位于二维SVPWM的扇区I，根据二维SVPWM算法，位于扇区I的判据为： u ab * > 0 , u bc * > 0 , u ca * < 0 而三维SVPWM中，在满足上式后，进一步利用三相参考电压的极性判断参考矢量所处的四面体，在A5中有： u an * > 0 , u bn * < 0 , u cn * < 0 经过理论推导，计算出三个矢量的作用时间T1,T2,T3分别为： T 1 = u an * T s / U dc T 2 = - u bn * T s / U dc T 3 = u bc * T s / U dc 在Ts内剩余的时间由零矢量v0和v15补充： t 0 = t 15 = ( T s - T 1 - T 2 - T 3 ) / 2 = T s / 2 - u ac * T s / 2 U dc 这样就得到了电压参考矢量位于四面体A5的简单判别方法和标准矢量作用时间的简化计算公式，采用同样的方法得到电压参考矢量位于其它23个四面体时的计算公式。