控制N电平逆变器的方法技术

本发明专利技术提供一种控制N电平逆变器的方法。根据本发明专利技术的方法，当N电平逆变器进入第一开关状态时开始计数、且所计数值等于第一开关状态的预定持续时间时，输出使N电平逆变器进入第二开关状态的状态调整信号；当N电平逆变器进入第二开关状态时开始计数、且所计数值等于第二开关状态的预定持续时间时，输出使N电平逆变器进入第一开关状态的状态调整信号，如此多次重复，多个第一开关状态与第二开关状态各自对应的电压空间矢量形成的运动轨迹逼近2π/(23(N-1)-2)圆弧，进而，电机在受本发明专利技术的方法所控制的N电平逆变器的作用下，所形成的旋转磁场更逼近圆形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制领域，特别涉及一种控制N电平逆变器的方法。
技术介绍
用于电机的变频调速的控制方法中，主要有电压调速的SPWM法、电流跟踪法和空间矢量法。其中，SPWM控制法着眼于使逆变器输出的电压尽量接近正弦波；电流跟踪控制法则直接着眼于输出电流是否按正弦变化；电压空间矢量控制法是基于磁链的轨迹是由电压空间矢量相加得到，故通过跟踪圆形旋转磁场即可控制PWM电压。如图I所示，其为2电平结构的三相P丽逆变器与电机连接示意图。其中，三相PWM逆变器包括六个功率开关V1、V2、V3、V4、V5及V6。为使电机对称工作，必须三相同时供电 即在时刻处于不同桥臂的三个功率开关同时导通，而相应桥臂的另三个功率开关则处于关断状态。由此，由逆变器的拓扑结构看，功率开关共有八种工作状态，即功率开关V6、V1、V2导通、功率开关VI、V2、V3导通、功率开关V2、V3、V4导通、功率开关V3、V4、V5导通、功率开关V4、V5、V6导通、功率开关V5、V6、V1导通、功率开关VI、V3、V5导通以及功率开关V2、V4、V6导通共八种状态；如果上桥臂的功率开关导通用“I”来表示，关断用“O”表示，并依abc相顺序依次排列，则八种工作状态可表示为100、110、010、011、001、101与111、000八组数字。对于每一个有效的工作状态，三相电压UAO、UBO和UCO可合成为一个电压空间矢量，例如，对于工作状态100，相应的三相电压UAO、UBO和UCO合成为电压空间矢量ul ;对于工作状态110，相应的三相电压UA0、UB0和UCO合成为电压空间矢量u2 ；……由此，100、110、010、011、001、101与111,000八种工作状态各自对应的三相电压UA0、UB0和UCO可分别合成为电压空间矢量ul、u2、u3、u4、u5、u6、u7、u8，其中，电压空间矢量u7与u8为零空间矢量，电压空间矢量ul、u2、u3、u4、u5、u6的幅值相等,相位不同。随着2电平结构的逆变器的工作状态的不断切换，电机电压空间矢量的相位跟着做相应的变化，经过一个周期，电压空间矢量u6的顶端恰好与电压空间矢量ul尾端衔接，也就是，在一个周期后，六个非零电压空间矢量共转过2 π角度，形成一个封闭的正六边形，如图2所示，该电压空间矢量运动所形成的六边形轨迹被视为磁链矢量的运动轨迹。由于由2电平结构的逆变器供电的异步电机只能形成正六边形的旋转磁场，不利于电机的匀速旋转。同样，对于由3电平结构、……或N电平结构的逆变器供电的异步电机，其形成的旋转磁场与圆形相差甚多，因此，需要对控制逆变器开关的控制方法予以改进，以便由逆变器供电的异步电机能形成更为逼近圆形的旋转磁场。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种控制N电平逆变器的方法，以使电机所形成的旋转磁场更逼近圆形。为达上述目的及其他目的，本专利技术公开一种控制N电平逆变器的方法，其特征在于包括步骤a、当由N电平逆变器第i次进入第一开关状态时开始计数、且所计数值等于第一开关状态的第i个预定持续时间时，输出使N电平逆变器进入第二开关状态的状态调整信号，其中，i=l、2、……m，m为大于或等于2的预定常数；b、当由N电平逆变器第j次进入第二开关状态时开始计数、且所计数值等于第二开关状态的第j个预定持续时间时，输出使N电平逆变器进入第一开关状态的状态调整信号，其中，j=l、2、……m-l;c、当由N电平逆变器最后一次进入第二开关状态时开始计数、且所计数值等于第二开关状态的最后一个预定持续时间时，基于该N电平逆变器所控制的电机的转动方向输出使N电平逆变器进入第三开关状态、第一零开关状态或保持第二开关状态的状态调整信号，其中，步骤a与b中各第一开关状态与第二开关状态对应的电压空间矢量以及本步骤中第二开关状态对应的电压空间矢量形成的运动轨迹逼近2 ^1/(2^^-2)圆弧。更进一步地，该步骤a包括步骤al、基于N电平逆变器的第一开关状态的m个预定持续时间来设置至少一个第一比较单元的参考值；a2、当第一计数单元由N电平逆变器的第i次进入第一开关状态时开始计数、且所计数值与基于第i个预定持续时间所设置的第一比较单元的参考值匹配时，输出使N电平逆变器进入第二开关状态的状态调整信号。 当该第一比较单元的数量为I时，在第一计数单元第k次所计数值与相应的参考值匹配后再基于该N电平逆变器的第一开关状态的第k+Ι个预定持续时间来再次设置第一比较单元的参考值，其中，k=l、2……m-Ι。第一计数单元包括定时器；第一比较单元包括寄存器。该定时器包括增计数的定时器、减计数的定时器及增/减计数的定时器中的一种。更进一步地，该步骤b包括步骤bl、基于N电平逆变器的第二开关状态的m个预定持续时间来设置至少一个第二比较单元的参考值山2、当第二计数单元由N电平逆变器的第j次进入第二开关状态时开始计数、且所计数值与基于第j个预定持续时间所设置的第二比较单元的参考值匹配时，输出使N电平逆变器进入第一开关状态的状态调整信号。当该第二比较单元的数量为I时，在第二计数单元第k次所计数值与相应的参考值匹配后再基于该N电平逆变器的第二开关状态的第k+Ι个预定持续时间来再次设置第二比较单元的参考值，其中，k=l、2……m-Ι。该第二计数单元包括定时器，第二比较单元包括寄存器。该定时器包括增计数的定时器、减计数的定时器及增/减计数的定时器中的一种。更进一步地，该步骤c还包括步骤cl、基于N电平逆变器的第一开关状态的m个预定持续时间与第二开关状态的m个预定持续时间之和来设置第三比较单元的参考值；c2、第三计数单元由步骤a第一次开始计数时开始计数、且所计数值与该第三比较单元的参考值匹配时，基于该N电平逆变器所控制的电机的转动方向输出使N电平逆变器进入第三开关状态的状态调整信号；该第三计数单元包括定时器，第三比较单元包括寄存器。该定时器包括增计数的定时器、减计数的定时器及增/减计数的定时器中的一种。更进一步地，当m为偶数，且第一开关状态的第m/2+h个预定持续时间等于第m/2-h+l个预定持续时间、第二开关状态的第m/2+h个预定持续时间等于第m/2-h+l个预定持续时间，其中，h=l、2、…m/2，则在步骤c之前，该方法还包括步骤-由N电平逆变器第一次进入第一开关状态时开始计数、且所计数值等于N电平逆变器的第一开关状态的m个预定持续时间与第二开关状态的m个预定持续时间之和的一半时，输出使N电平逆变器的进入第二零开关状态的状态调整信号；-当由N电平逆变器的进入第二零开关状态开始计数、且所计数值等于第二零开关状态的第二预定作用时间时，输出使N电平逆变器进入第一开关状态的状态调整信号。更进一歩地，当N电平逆变器进入第三开关状态，该控制N电平逆变器的方法还包括步骤dl、以第二开关状态取代步骤a中的第一开关状态、第三开关状态取代步骤b中的第二开关状态、以第三开关状态的预定持续时间的个数取代步骤a及b中的m，并将步骤a中的i的取值范围调整为i=l，2，……第三开关状态的预定持续时间的个数减I、步骤b中的j的取值范围调整为i=l，2，……第三开关状态的预定持续时间的个数；d2、基于与该第三开关状态的预定持续时间的个数相同数量、且步骤dl中取代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制N电平逆变器的方法，其特征在于包括步骤：a、当由N电平逆变器第i次进入第一开关状态时开始计数、且所计数值等于第一开关状态的第i个预定持续时间时，输出使N电平逆变器进入第二开关状态的状态调整信号，其中，i=1、2、……m，m为大于或等于2的预定常数；b、当由N电平逆变器第j次进入第二开关状态时开始计数、且所计数值等于第二开关状态的第j个预定持续时间时，输出使N电平逆变器进入第一开关状态的状态调整信号，其中，j=1、2、……m？1；c、当由N电平逆变器最后一次进入第二开关状态时开始计数、且所计数值等于第二开关状态的最后一个预定持续时间时，基于所述N电平逆变器所控制的电机的转动方向输出使N电平逆变器进入第三开关状态、第一零开关状态或保持第二开关状态的状态调整信号，其中，步骤a与b中各第一开关状态与第二开关状态对应的电压空间矢量以及本步骤中第二开关状态对应的电压空间矢量形成的运动轨迹逼近2π/(23(N？1)？2)圆弧。

【技术特征摘要】
1.一种控制N电平逆变器的方法，其特征在于包括步骤 a、当由N电平逆变器第i次进入第一开关状态时开始计数、且所计数值等于第一开关状态的第i个预定持续时间时，输出使N电平逆变器进入第二开关状态的状态调整信号，其中，i=l、2、……m，m为大于或等于2的预定常数； b、当由N电平逆变器第j次进入第二开关状态时开始计数、且所计数值等于第二开关状态的第j个预定持续时间时，输出使N电平逆变器进入第一开关状态的状态调整信号，其中，j=l、2、......m-1 ； C、当由N电平逆变器最后一次进入第二开关状态时开始计数、且所计数值等于第二开关状态的最后一个预定持续时间时，基于所述N电平逆变器所控制的电机的转动方向输出使N电平逆变器进入第三开关状态、第一零开关状态或保持第二开关状态的状态调整信号，其中，步骤a与b中各第一开关状态与第二开关状态对应的电压空间矢量以及本步骤中第二开关状态对应的电压空间矢量形成的运动轨迹逼近2 ^1/(2^^-2)圆弧。2.根据权利要求I所述的控制N电平逆变器的方法，其特征在于，所述步骤a包括步骤 al、基于N电平逆变器的第一开关状态的m个预定持续时间来设置至少一个第一比较单元的参考值； a2、当第一计数单元由N电平逆变器的第i次进入第一开关状态时开始计数、且所计数值与基于第i个预定持续时间所设置的第一比较单元的参考值匹配时，输出使N电平逆变器进入第二开关状态的状态调整信号。3.根据权利要求2所述的控制N电平逆变器的方法，其特征在于当所述第一比较单元的数量为I时，在第一计数单元第k次所计数值与相应的参考值匹配后再基于所述N电平逆变器的第一开关状态的第k+Ι个预定持续时间来再次设置第一比较单元的参考值，其中，k=l、2......m_l。4.根据权利要求2所述的控制N电平逆变器的方法，其特征在于第一计数单元包括定时器；第一比较单元包括寄存器。5.根据权利要求I所述的控制N电平逆变器的方法，其特征在于，所述步骤b包括步骤 bl、基于N电平逆变器的第二开关状态的m个预定持续时间来设置至少一个第二比较单元的参考值； b2、当第二计数单元由N电平逆变器的第j次进入第二开关状态时开始计数、且所计数值与基于第j个预定持续时间所设置的第二比较单元的参考值匹配时，输出使N电平逆变器进入第一开关状态的状态调整信号。6.根据权利要求5所述的控制N电平逆变器的方法，其特征在于当所述第二比较单元的数量为I时，在第二计数单元第k次所计数值与相应的参考值匹配后再基于所述N电平逆变器的第二开关状态的第k+Ι个预定持续时间来再次设置第二比较单元的参考值，其中，k=l、2......m_l。7.根据权利要求5所述的控制N电平逆变器的方法，其特征在于所述第二计数单元包括定时器，第二比较单元包括寄存器。8.根据权利要求I所述的控制N电平逆变器的方法，其特征在于所述步骤c还包括步骤 Cl、基于N电平逆变器的第一开关状态的m个预定持续时间与第二开关状态的m个预定持续时间之和来设置第三比较单元的参考值； c2、第三计数单元由步骤a第一次开始计数时开始计数、且所计数值与所述第三比较单元的参考值匹配时，基于所述N电平逆变器所控制的电机的转动方向输出使N电平逆变器进入第三开关状态的状态调整信号。9.根据权利要求8所述的控制N电平逆变器的方法，其特征在于所述第三计数单元包括定时器，第三比较单元包括寄存器。10.根据权利要求I所述的控制N电平逆变器的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：严伟，马占刚，陆建，张文荣，
申请(专利权)人：上海晟矽微电子有限公司，北京大学软件与微电子学院无锡产学研合作教育基地，
类型：发明
国别省市：