專利名稱：一種空間矢量脈寬調(diào)制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脈寬調(diào)制技術(shù)，尤其涉及一種空間矢量脈寬調(diào)制方法及裝置。
背景技術(shù)：
空間矢量脈寬調(diào)制(SpaceVector Pulse Width Modulation,簡(jiǎn)稱SVPWM)技術(shù)是以三相對(duì)稱正弦波電壓供電時(shí)三相對(duì)稱電動(dòng)機(jī)定子理想磁鏈圓為參考標(biāo)準(zhǔn)，用變換器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生的實(shí)際磁通去逼近基準(zhǔn)圓磁通，由它們比較的結(jié)果決定變換器的開關(guān)，形成PWM波形。傳統(tǒng)的SVPWM技術(shù)主要將輸入的差模信號(hào)作為調(diào)制對(duì)象，其輸出PWM共模電壓并未作為控制對(duì)象，較高的共模電壓在變頻器、光伏或其他對(duì)共模電壓要求較高的領(lǐng)域會(huì)引 起對(duì)地漏電流增加、電磁干擾嚴(yán)重等不良影響。在公開號(hào)為CN2794029的專利中，公開了一種帶有能濾除共模電壓的反饋有源低通濾波裝置的變頻器。這種采用反饋有源低通濾波裝置等電路方式來抑制共模電壓的方法，在電路中增加了硬件，使得電路結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜龐大，且不夠靈活。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用基于控制策略改進(jìn)的共模電壓抑制方法，這種軟件實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單、靈活、無需額外硬件。在基于控制策略改進(jìn)的SVPWM共模電壓抑制方法中，常見的是在27個(gè)基本矢量中選擇共模電壓較小或?yàn)榱愕娜哂嘈∈噶縼砗铣赡繕?biāo)電壓矢量，使得變流器輸出共模電壓得到抑制或者消除。在這種方法中，雖然能夠獲得較好的共模電壓特性，但是由于只選擇部分基本矢量，導(dǎo)致直流母線電壓利用率降低，且各種諧波含量有所增加，影響了脈寬調(diào)制的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種空間矢量脈寬調(diào)制方法及裝置，不僅可以減小輸出的共模分量而且不會(huì)導(dǎo)致直流母線電壓利用率降低和輸出諧波含量增加。本申請(qǐng)第一方面提供了一種空間矢量脈寬調(diào)制方法，包括在逆變器輸出中等效注入一諧波分量；計(jì)算合成逆變器輸出電壓空間矢量的各空間矢量的作用時(shí)間，包括第一空間矢量的作用時(shí)間T1、第二空間矢量的作用時(shí)間T2及第三空間矢量的作用時(shí)間T3，其中，所述第一空間矢量包括互為冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量；配置所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb，以使逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量與等效注入到逆變器輸出的諧波分量的瞬時(shí)共模電壓分量相互抵消，所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb滿足= VTb=T1 ；根據(jù)所述各空間矢量的作用時(shí)間、所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb生成脈寬調(diào)制控制信號(hào)。
在第一種可能的實(shí)施方式中，所述在逆變器輸出中等效注入一諧波分量的一種實(shí)現(xiàn)方式為在調(diào)制波中加入一諧波分量。結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，在第二種可能的實(shí)施方式中，所述逆變器為三相三電平逆變器，所述第二空間矢量為零空間矢量，所述配置所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb —種優(yōu)選的方法為修正所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量的計(jì)算公式，修正后的所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量的計(jì)算公式為Vcoffllsvpwm = N1A T1VJN2 (I-A) T1Vd^N3T3Vdc其中V_|svp 為所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量，A為協(xié)調(diào)因子，N1為所述第一冗余小矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，N2為所述第二冗余小矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，N3為所述第三 空間矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，Vdc為直流母線電壓；根據(jù)所述使逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量與所述諧波的瞬時(shí)共模電壓分量相互抵消的原則計(jì)算所述協(xié)調(diào)因子的值，具體為所述等效注入到逆變器輸出的諧波分量的瞬時(shí)共模電壓分量V_|s_的計(jì)算公式為
I
_ 9] Kon, w = hmco%{ne)-VdJ其中n為諧波次數(shù)，m為調(diào)制比，b為諧波分量與基波的比例，Vd。為直流母線電壓，根據(jù)VMm| svpwm+VMm|spwm=0計(jì)算出所述協(xié)調(diào)因子X的值；根據(jù)所述協(xié)調(diào)因子\的值配置所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb,具體為^a=T1* A，Tb=T1* (I-A)0結(jié)合第一方面的第一種及第二種可能的實(shí)施方式，在第三種可能的實(shí)施方式中，所述注入到逆變器輸出的諧波次數(shù)優(yōu)選為3次諧波。本申請(qǐng)第二方面提供一種空間矢量脈寬調(diào)制裝置，包括諧波注入模塊，用于在逆變器輸出中等效注入一諧波分量；計(jì)算模塊，用于計(jì)算合成逆變器輸出電壓空間矢量的各空間矢量的作用時(shí)間，包括第一空間矢量的作用時(shí)間T1、第二空間矢量的作用時(shí)間T2及第三空間矢量的作用時(shí)間T3，其中，所述第一空間矢量包括互為冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量；配置模塊，用于配置所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb，以使逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量與等效注入到逆變器輸出的諧波分量的瞬時(shí)共模電壓分量相互抵消，所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb滿足AJTb=T1 ；脈沖生成模塊，用于根據(jù)計(jì)算模塊送來的所述各空間矢量的作用時(shí)間、配置模塊送來的所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb生成脈寬調(diào)制控制信號(hào)。在第一種可能的實(shí)施方式中，所述諧波注入模塊中，在逆變器輸出中等效注入一諧波分量的一種實(shí)現(xiàn)方式為在調(diào)制波中加入一諧波分量。結(jié)合第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，在第二種可能的實(shí)施方式中，所述逆變器為三相三電平逆變器，所述第二空間矢量為零空間矢量，所述配置模塊包括
修正單元，用于修正所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量的計(jì)算公式，修正后的所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量的計(jì)算公式為 Vcoffllsvpwm = N1A T1VJN2 (I-A) T1Vd^N3T3Vdc其中V_|svp 為所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量，A為協(xié)調(diào)因子，N1為所述第一冗余小矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，N2為所述第二冗余小矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，N3為所述第三空間矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，Vdc為直流母線電 壓；協(xié)調(diào)因子計(jì)算單元，用于根據(jù)所述修正單元的所述修正后的所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量的計(jì)算公式和所述使逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量與所述諧波的瞬時(shí)共模電壓分量相互抵消的原則計(jì)算所述協(xié)調(diào)因子的值，具體為所述等效注入到逆變器輸出的諧波分量的瞬時(shí)共模電壓分量V_|s_的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種空間矢量脈寬調(diào)制方法，其特征在于，包括 在逆變器輸出中等效注入一諧波分量； 計(jì)算合成逆變器輸出電壓空間矢量的各空間矢量的作用時(shí)間，包括第一空間矢量的作用時(shí)間T1、第二空間矢量的作用時(shí)間T2及第三空間矢量的作用時(shí)間T3，其中，所述第一空間矢量包括互為冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量； 配置所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb，以使逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量與等效注入到逆變器輸出的諧波分量的瞬時(shí)共模電壓分量相互抵消，所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb滿足Ta+Tb=T1 ； 根據(jù)所述各空間矢量的作用時(shí)間、所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb生成脈寬調(diào)制控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述在逆變器輸出中等效注入一諧波分量的實(shí)現(xiàn)方式為在調(diào)制波中加入一諧波分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述逆變器為三相三電平逆變器； 所述第二空間矢量為零空間矢量，所述配置所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb方法為 修正所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量的計(jì)算公式，修正后的所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量的計(jì)算公式為Vcomlsv卿= N1A T1VJN2 (I- A ) T1Vd^N3T3Vdc 其中V_|svp 為所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量，A為協(xié)調(diào)因子，N1為所述第一冗余小矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，N2為所述第二冗余小矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，N3為所述第三空間矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，Vdc為直流母線電壓； 根據(jù)所述使逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量與所述諧波的瞬時(shí)共模電壓分量相互抵消的原則計(jì)算所述協(xié)調(diào)因子的值，具體為 所述等效注入到逆變器輸出的諧波分量的瞬時(shí)共模電壓分量Vcot1spm的計(jì)算公式為
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等效注入到逆變器輸出的諧波為3次諧波。
5.一種空間矢量脈寬調(diào)制裝置，其特征在于，包括 諧波注入模塊，用于在逆變器輸出中等效注入一諧波分量； 計(jì)算模塊，用于計(jì)算合成逆變器輸出電壓空間矢量的各空間矢量的作用時(shí)間，包括第一空間矢量的作用時(shí)間T1、第二空間矢量的作用時(shí)間T2及第三空間矢量的作用時(shí)間T3，其中，所述第一空間矢量包括互為冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量； 配置模塊，用于接收計(jì)算模塊的第一空間矢量的作用時(shí)間T1，并配置所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb，以使逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量與諧波注入模塊中等效注入到逆變器輸出的諧波分量的瞬時(shí)共模電壓分量相互抵消，所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb滿足=TJTb=T1 ； 脈沖生成模塊，用于根據(jù)計(jì)算模塊送來的所述各空間矢量的作用時(shí)間、配置模塊送來的所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb生成脈寬調(diào)制控制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述諧波注入模塊中，在逆變器輸出中等效注入一諧波分量的實(shí)現(xiàn)方式為在調(diào)制波中加入一諧波分量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述逆變器為三相三電平逆變器，所述第二空間矢量為零空間矢量，所述配置模塊包括 修正單元，用于修正所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量的計(jì)算公式，修正后的所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量的計(jì)算公式為Vcomlsv卿= N1A T1VJN2 (I- A ) T1Vd^N3T3Vdc 其中V_|svp 為所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量，A為協(xié)調(diào)因子，N1為所述第一冗余小矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，N2為所述第二冗余小矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，N3為所述第三空間矢量的共模貢獻(xiàn)參數(shù)，Vdc為直流母線電壓； 協(xié)調(diào)因子計(jì)算單元，用于根據(jù)所述修正后的所述逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量的計(jì)算公式和所述使逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量與所述諧波的瞬時(shí)共模電壓分量相互抵消的原則計(jì)算所述協(xié)調(diào)因子的值，具體為 所述等效注入到逆變器輸出的諧波分量的瞬時(shí)共模電壓分量Vcot1spm的計(jì)算公式為Vcomlspwm =bmcos(30)^VdcT 其中n為諧波次數(shù)，m為調(diào)制比，b為諧波分量與基波的比例，Vd。為直流母線電壓，根據(jù)Vc^v^+V。。^ =。計(jì)算出所述協(xié)調(diào)因子\的值； 配置執(zhí)行單元，用于根據(jù)所述協(xié)調(diào)因子計(jì)算單元計(jì)算出的所述協(xié)調(diào)因子X的值配置所述第一冗余小矢量的作用時(shí)間Ta和所述第二冗余小矢量的作用時(shí)間Tb，具體為Ta=T1* 入，Tb=T1* (I-A)0
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述等效注入到逆變器輸出的諧波為3次諧波。
全文摘要
本發(fā)明涉及脈寬調(diào)制技術(shù)，公開了一種空間矢量脈寬調(diào)制方法及裝置。本發(fā)明的方法的主要思想為在逆變器輸出中等效注入一諧波分量，配置冗余小矢量的作用時(shí)間從而使逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量與等效注入到逆變器輸出的諧波分量的瞬時(shí)共模電壓分量相互抵消，從而消除逆變器輸出的瞬時(shí)共模電壓分量。根據(jù)上述方法本發(fā)明還提供了與之相應(yīng)的一種空間矢量脈寬調(diào)制裝置。采用本發(fā)明，可以有效減小逆變器輸出電壓中的共模電壓分量，并保持直流母線電壓的高利用率，提高系統(tǒng)效率。
文檔編號(hào)H02M7/48GK102780410SQ201210261448
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者劉云峰, 劉小琴, 張鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司