[发明专利]一种二电平两相空间矢量脉冲宽度调制器及其SVPWM方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流逆变成交流，尤其涉及一种两相步进电机等负载用二电平两相空间矢量脉冲宽度调制器及其SVPWM方法。

背景技术

直流变交流的两相逆变器，目前市场应用中比较常见的就是步进电机领域，性能要求满足中低端市场，需求量非常大。目前市场上对于步进电机的脉冲宽度调制技术包括PWM斩波、单极性SPWM、双极性SPWM。在三相逆变器领域，不管是理论还是实际应用中，SVPWM控制技术已经完全占主流，是一个非常成熟的技术，但是目前在两相逆变器领域中，由于SVPWM理论的缺失，无法应用到实际中去。

PWM斩波控制技术，在目前市场上应用比较多的，例如开关电源、步进电机等领域。但依旧存在一些问题，会有较大的电磁噪音，加上所需的PWM调制频率非常高，这会增加MOS管开关次数，减少mos管的使用寿命；并且对于电路设计要求高，对电路抗干扰要求比较高，容易引起高频，烧坏驱动元件，对元件性能要求比较高，所以开始逐渐的被SPWM控制技术所取代。

单极性SPWM调制方式同样出现致命缺点，电机高速时候，电流无法达到目标稳定状态，电流随速度衰减太快，导致步进电机无法高速和高速时大力矩输出。而且在电流过零点的时候，出现脉冲宽度太小，MOS管无法导通，导致过零点电流畸变。

双极性SPWM则解决了单极性的问题，可以驱动电流到达目标稳定状态，解决了步进电机单极性SPWM控制时速度调制范围窄、力矩小及零点电流畸变难题，所以该技术在步进电机领域是目前应用最广泛的，成熟的。虽然如此受到欢迎，但是依旧存在一些缺点：电流纹波大，这会影响电机运行的平稳性，电磁噪音大，输出力矩波动大，细分精度降低等缺点。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供了一种二电平两相空间矢量脉冲宽度调制器及其SVPWM方法，以便解决两相直流变交流的逆变器电流纹波较大问题。

实现上述目的的技术方案是：

一种二电平两相空间矢量脉冲宽度调制器，包括：

电压解耦模块，使用参数方程进行解耦，将u_sα与u_sβ进行分离处理，其中u_sα和u_sβ为两相的电压值；

电压区间计算模块，使用查表法，计算出两相静态坐标中u_s对应与电压空间中的区间位置，即扇区号s_us；

矢量时间计算模块，根据伏秒平衡公式、零矢量插入法、两相静态坐标下的α分量u_sα和β分量u_sβ得到矢量时间；

PWM占空比计算模块，根据矢量时间和扇区号，使用查表法得到PWM占空比值。

所述解耦包括以下步骤：

1)、两相静态坐标系中的u_s等于α分量u_sα和β分量u_sβ的矢量和，即u_s为两相电压的合成电压，也为旋转电压；

2)、α分量u_sα与β分量u_sβ的矢量的夹角的是固定为表示的是一个圆，得到u_s²＝u_sα²+u_sβ²；

3)、使用参数方程来表示圆，得到和其中为us与x轴的正半轴的夹角。

所述电压区间计算模块中的查表法为：