[发明专利]基于三相独立H桥驱动电路的电压空间矢量PWM控制方法

权利要求书

1.基于三相独立H桥驱动电路的电压空间矢量PWM控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据三相独立H桥驱动电路的工作原理，将单个H桥的三种工作方式正向导通、反向导通和关断分别等效为“1”、“-1”和“0”；根据三个H桥的开关模式共组合成27个工作状态，得到27个电压空间矢量，排除幅值较小和物理上不可实现的矢量，从中选出14个矢量作为基本电压空间矢量，包括6个长矢量、6个短矢量和2个零矢量；

步骤2，根据14个基本电压空间矢量形成了正六边形的电压空间矢量轨迹，正六边形的内切圆是进行交流电机电压空间矢量PWM控制时所需的电压矢量圆，圆的半径为基本电压空间矢量中短矢量的最大幅值；

步骤3，电压矢量圆从I～XII共划分为12个扇区，落在某个扇区内的期望输出的电压空间矢量U_out由该扇区边缘的两个长短基本电压空间矢量按照平行四边形法则线性合成；电压空间矢量的幅值等效为每个PWM周期内该矢量的作用时间；

步骤4，期望输出的电压空间矢量U_out经过Park逆变换后转变为αβ坐标系下的矢量U_α和U_β，根据U_α和U_β可确定期望输出的电压空间矢量所在扇区的长短基本电压空间矢量的作用时间；将U_α和U_β进行Clarke逆变换得到三个参考值V_ref1、V_ref2和V_ref3，根据三个参考值可最终确定扇区。

2.根据权利要求1所述的基于三相独立H桥驱动电路的电压空间矢量PWM控制方法，其特征在于，

步骤1中选出了14个基本电压空间矢量：6个长矢量分别是1-1-1、11-1、-11-1、-111、-1-11、1-11；6个短矢量分别是10-1、01-1、-110、-101、0-11、1-10；2个零矢量分别是111、-1-1-1；

步骤3，12个基本电压空间矢量将电压矢量圆划分成编号为I～XII的12个扇区，在一个PWM周期内，当期望输出的电压空间矢量U_out落在某个扇区内时，就用该扇区边缘的两个长短基本电压空间矢量按照平行四边形法则线性合成期望输出的电压空间矢量；电压空间矢量的幅值等效为PWM周期内该矢量的作用时间，每个PWM周期等于期望输出的电压空间矢量的作用时间和零矢量的作用时间之和；设PWM周期为T，如果期望输出的电压空间矢量U_out落在I扇区内，则该矢量由U₀、U₃₀线性合成，其作用时间分别设为T₁、T₂，由此可得如下表达式：

Uout=T1TU0+T2TU30]]>

步骤4，期望输出的电压空间矢量U_out经过Pak逆变换后转变为αβ坐标系下的矢量U_α和U_β，由此可得如下表达式：

Uα=T1T|U0|+3T22T|U30|=4T13TVdc+T2TVdc]]>

Uβ=T22T|U30|=T23TVdc]]>

T1=34VdcT(Uα-3Uβ)]]>

T2=3VdcTUβ]]>

同理，可以求得期望输出的电压空间矢量落在其他扇区内时，线性合成该矢量的长短基本电压空间矢量的作用时间，并设：

X=34Vdc(Uα-3Uβ)Y=12Vdc(3Uα-3Uβ)Z=32VdcUαU=12Vdc(3Uα+3Uβ)V=34Vdc(3Uα+Uβ)W=3VdcUβ]]>

设t₁为扇区内角度小的基本电压空间矢量的作用时间，t₂为扇区内角度大的基本电压空间矢量的作用时间；则可得到扇区与基本电压空间矢量作用时间的对应关系，如下表所示：

在确定期望输出的电压空间矢量U_out所处的扇区后，即可根据上表确定长短基本电压空间矢量的作用时间，因此如何确定扇区是该方法的关键环节，具体算法如下：

将U_α和U_β进行Clarke逆变换，可得如下表达式：

Vref1=UβVref2=-Uβ+3Uα2Vref3=-Uβ-3Uα2]]>

根据变换后的V_ref1、V_ref2和V_ref3值即可确定扇区，其过程共分两步：

第一步，首先确定六个基本长矢量之间的大扇区，即I和II、III和IV、V和VI、VII和VIII、IX和X、XI和XII，编号分别为1～6，其算法如下：

如果V_ref1>0，则a=1，否则a=0；

如果V_ref2>0，则b=1，否则b=0；

如果V_ref3>0，则c=1，否则c=0；

大扇区号=4c+2b+a；

第二步是根据大扇区号确定最终的扇区号，其算法如下：

如果大扇区号是1，即I和II，则如果V_ref2>0，扇区号为II，否则为I；

如果大扇区号是2，即III和IV，则如果V_ref1>0，扇区号为III，否则为IV；

如果大扇区号是3，即V和VI，则如果V_ref3>0，扇区号为VI，否则为V；

如果大扇区号是4，即VII和VIII，则如果V_ref2>0，扇区号为VII，否则为VIII；

如果大扇区号是5，即IX和X，则如果V_ref1>0，扇区号为X，否则为IX；

如果大扇区号是6，即XI和XII，则如果V_ref3>0，扇区号为XI，否则为XII。

3.根据权利要求1所述的基于三相独立H桥驱动电路的电压空间矢量控制方法，其特征在于，PWM周期内三相独立H桥驱动方式依然采用七段式SVPWM波形。