空间矢量脉冲宽度调制的方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了优化空间矢量脉冲宽度调制的方法及系统。该方法包括：根据输出电流相对于原始调制波的实时相位差Δθ，将原始调制波的相位向后移动Δθ，产生第一调制波；确定并根据原始调制参数M和目标调制参数Ms，计算调制相位差Δψ；将所述第一调制波的相位向后移动Δψ，产生第二调制波；根据所述第二调制波，生成新调制波。本发明专利技术的技术方案解决了新调制波不连续调制区的位置，相对于原始调制波波峰位置的相位关系固定，不能随负载特性变化而实时调整的问题；以保证新调制波不连续调制区的位置始终与输出电流波峰位置重合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制
，尤其涉及优化空间矢量脉冲宽度调制的方法及系统。
技术介绍
空间矢量脉冲宽度调制（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)方法广 泛地应用于不间断电源、变频器、光伏、风电等产品领域的三相整流器和三相逆变器上。从 本质上说，不同的SVPWM方法之间的差异在于零矢量V。和零矢量V 7在调制过程中的使用不 同。普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥，这六个开关器件组合起来，同一个 桥臂的上下半桥的信号相反，共有8种安全的开关状态。其中，000、111分别表示三个上桥 臂的开关状态，这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流，因此称其为零矢量。 000和111两种开关状态分别对应零矢量V。和零矢量V 7，如果定义系数k为零矢量V。的作 用比例，ke ，则零矢量1的作用比例为1 一 k。不同的SVPWM方法，对产品中功率器 件的损耗有很大影响。 常规的SVPWM方法分为连续调制法和不连续调制法。其中，连续调制法在一个开 关周期内，同时使用了 ￥。和V7两个零矢量；如图la所示，当系数k = 0. 5时，即￥。和V7两个 零矢量均参与调制，且作用比例均为〇. 5,与调制波当前所在扇区无关。这种调制方法是常 规的SVPWM方法的连续调制法，俗称七段法。其特点是调制方法简单，没有不连续调制区， 原始调制波和新调制波如图lb所示。其缺点是在一个调制波周期内，功率管连续开通或者 关断，开关损耗大。而不连续调制法在一个开关周期内，仅使用了 V。或者V 7-个零矢量；在 一个调制波周期内，功率管有三分之一的时间处于持续开通或者持续关断状态，这段区域 称为不连续调制区，在一个调制波周期内的开关损耗仅为连续调制法的三分之二。如图la 所示，当系数k = 1时，即仅有V。一个零矢量参与调制，与调制波当前所在扇区无关。这种 调制方法是常规的SVPWM方法的不连续调制法的一种，俗称五段法。其特点是调制方法简 单，在一个调制波周期中有三分之一时间的不连续调制区，功率管处于持续开通或者持续 关断状态，开关损耗较上述连续调制法明显减少，原始调制波和新调制波如图1C所示。其 缺点是同一桥臂上、下功率管的开关损耗不一致，上功率管损耗大，导致同一桥臂上下功率 管的发热不均匀。如图la所示，当系数k = 0时，即仅有V7-个零矢量参与调制的不连续 调制方法，原始调制波和新调制波如图Id所示。其同一桥臂上、下功率管中，下功率管损耗 大，也会导致同一桥臂上下功率管的发热不均匀。上述常规的不连续调制法在不连续调制 区内，同一桥臂的两个功率管分别处于持续开通和持续关断状态，导致该两个功率管在一 个调制波周期内的损耗不相等。 现有技术中，改进的不连续调制法在一个调制波周期内，按照不同的扇区交替使 用％和V 7两个零矢量，其技术方案的框图如图2a所示，系数k与调制波的当前所在扇区有 关。不同扇区内交替使用V。或者V7-个零矢量参与调制的方法不同，所得到的新调制波不 连续调制区的位置相对于原始调制波波峰的相位关系也不同。图2b示出了新调制波不连 续调制区的位置相对于原始调制波波峰的相位超前30°的波形图；图2c示出了新调制波 不连续调制区的位置相对于原始调制波波峰的相位重合的波形图；图2d示出了新调制波 不连续调制区的位置相对于原始调制波波峰的相位滞后30°的波形图；2e示出了新调制 波不连续调制区的位置相对于原始调制波波峰的相位分散对称的波形图。另外，图2a示出 的技术方案是在图la示出的技术方案基础上，改进的SVPWM方法的不连续调制法。其本质 是在一个调制波周期的不同扇区内交替使用了图la中系数k = 0和系数k = 1的技术方 案。其特点是在一个调制波周期内，功率管仍然有三分之一的时间为不连续调制区，同一桥 臂上、下功率管均交替处于持续开通和持续关断状态，两种状态所占的时间相等，使得这两 个功率管在一个调制波周期内的损耗相等。然而，上述改进的不连续调制法，一旦交替使用 %和V 7两个零矢量的方法一旦确定，所生成的新调制波的不连续调制区的位置，相对于原 始调制波波峰的位置就固定了，而输出电流波峰位置与原始调制波波峰位置之间的相位关 系，会随负载特性的变化而变化，导致所生成的新调制波无法随着负载特性的变化，时刻保 证新调制波不连续调制区的位置始终与输出电流波峰位置重合，从而使得在一个调制波周 期内的总损耗不能达到最小。即使根据负载特性在不同的方法之间切换，也只能保证在几 个特定的负载特性下达到损耗最小，即只能有限地改善损耗情况。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供优化空间矢量脉冲宽度调制的方法及系统，以解决 新调制波不连续调制区的位置，相对于原始调制波波峰位置的相位关系固定，不能随负载 特性变化而实时调整的问题，以保证新调制波不连续调制区的位置始终与输出电流波峰位 置重合。 本专利技术实施例采用以下技术方案： 第一方面，提供优化空间矢量脉冲宽度调制的方法，包括：根据输出电流相对于原 始调制波的实时相位差Α Θ，将所述原始调制波的相位向后移动△ Θ，产生第一调制波； 确定并根据原始调制参数Μ和目标调制参数Ms，计算调制相位差△ Φ ;将所述第一调制波 的相位向后移动△ Φ，产生第二调制波；根据所述第二调制波，生成新调制波。 第二方面，提供优化空间矢量脉冲宽度调制的系统，包括：第一调制波产生单元， 用于根据输出电流相对于原始调制波的实时相位差Α Θ，将原始调制波的相位向后移动 Δ Θ，产生第一调制波；调制相位差△ φ计算单元，用于确定并根据原始调制参数Μ和目标 调制参数Ms，计算调制相位差△ Φ ;第二调制波产生单元，用于将所述第一调制波的相位 向后移动△ Φ，产生第二调制波；新调制波生成单元，用于根据所述第二调制波，生成新调 制波。 综上所述，本专利技术技术方案根据输出电流相对于原始调制波的实时相位差Δ Θ， 将原始调制波的相位向后移动Α Θ，产生第一调制波；确定并根据原始调制参数Μ和目标 调制参数Ms，计算调制相位差△ Φ ;将所述第一调制波的相位向后移动△ Φ，产生第二调 制波；根据所述第二调制波，生成新调制波。与现有的和改进的不连续调制法的技术方案相 比，本技术方案根据实时相位差Α Θ，实时调整第一调制波相对于原始调制波的相位；再 通过调制相位差Α φ，形成第二调制波，实现了不同调制参数之间的切换；使最终生成的 新调制波不连续调制区的位置，相对于原始调制波波峰位置的相位关系可实时调整，从而 保证了新调制波不连续调制区的位置始终与输出电流波峰位置重合；在实际工程应用中， 采用本技术方案，能够实现降低功率管的开关损耗，使同一桥臂的上、下功率管发热均匀， 从而提高了整机，例如变频器的工作效率和稳定性的技术效果。【附图说明】 图la是现有技术中常规SVPWM方法对应的原理框图。 图lb是图la中系数k = 0.5对应的波形图。 图lc是图la中系数k = 1对应的波形图。 图Id是图la中系数k = 0对应的波形图。 图2a是现有技术中改进的SVPWM不连续调制法对应的原理框图。 图2b是图2a改进的SVPWM不连续调制法对应的第一种波形图。 图2c是图2a改本文档来自技高网...

【技术保护点】
优化空间矢量脉冲宽度调制的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据输出电流相对于原始调制波的实时相位差Δθ，将所述原始调制波的相位向后移动Δθ，产生第一调制波；确定并根据原始调制参数M和目标调制参数Ms，计算调制相位差Δψ；将所述第一调制波的相位向后移动Δψ，产生第二调制波；根据所述第二调制波，生成新调制波。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘代兵，
申请(专利权)人：北京鼎汉技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11