[发明专利]一种七段式SVPWM调制方法及调制系统

说明书

本发明提供了一种七段式SVPWM调制方法及调制系统。本发明中的七段式SVPWM调制方法及调制系统是在SVPWM调制基本原理的基础上，在传统七段式SVPWM调制波形的基础上完成的。具体是：本发明采用极坐标的方式输入控制信号，即输入幅度ρ和角度θ信息控制，幅度ρ为控制中的参考电压矢量Vsubgt;ref/subgt;，θ为参考电压矢量Vsubgt;ref/subgt;的旋转角度ωt。本发明通过采样归一化后可以简化计算，使SVPWM调制非常简单，且SVPWM调制电路结构简单，调制时仅输入有限的几个三角函数值，即可完成SVPWM调制；按照本发明中电路结构的硬件设计，也可以将此方法移植到软件调制。

技术领域

本发明涉及PWM调制技术领域，具体地说是一种七段式SVPWM调制方法及调制系统。

背景技术

三相逆变是通过逆变电路把直流电转变成三相交流电的过程，三相逆变在新能源的开发、电力有源滤波器、无功发生器、光伏、风能、储能电池等设备中被广泛应用。三相逆变通常采用如图1所示的逆变桥电路(或称逆变器电路)，在逆变桥电路中具有六只功率开关器件T1～T6，C₁～C₆分别是六只功率开关器件的驱动信号，u、v、w为逆变桥电路输出的三相相电压，U_dc是逆变桥电路的直流电压。通过控制电路对逆变桥电路进行有序控制，使逆变桥电路输出三相交流电。

SVPWM(空间矢量脉宽调制，Space Vector Pulse Width Modulation)调制技术是在三相逆变过程中，产生三相逆变桥电路中六只功率开关器件的驱动信号C₁～C₆，用所产生的驱动信号控制六只功率开关器件，最终使逆变电路输出三相交流电。

将逆变电路输出的三相相电压u、v、w分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电压空间矢量u(t)、v(t)、w(t)，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120°，如图2所示。假设U_m为相电压的有效值，f为电源频率，则有：

u(t)＝U_mcos(θ) (1)

v(t)＝U_mcos(θ-2π/3) (2)

w(t)＝U_mcos(θ+2π/3) (3)

其中，θ＝2πft＝ωt，三相电压空间矢量相加的合成空间矢量U(t)可以表示为：

可见，U(t)是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值U_m的1.5倍，且以角频率ω＝2πf按逆时针方向匀速旋转；空间矢量U(t)在三相坐标轴上的投影就是对称的三相正弦量。

三相逆变的原理就是使图1中逆变桥电路输出的u、v、w合成的矢量V_ref尽量模拟图2中的矢量圆。在图1中，六只功率开关器件可分为三个桥臂，分别为u臂、v臂和w臂，三个桥臂均工作在开关状态；每一桥臂的两器件不能全通，也不能全闭；定义上开下关为1，上关下开为0。这样，u臂、v臂、w臂的工作状态可分为(001)、(010)、(011)、(100)、(101)、(110)六个基本矢量，以及(000)、(111)两个零矢量。可以理解零矢量时逆变桥电路不输出能量，六个基本矢量组成了基本矢量空间。六个基本矢量把基本矢量空间分割成六个区间：它们分别是I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ区间，如图3所示。把一个输出逆变周期等分成六个扇区，一个扇区分成n等分，每一份就是一个调制周期(或称开关周期)，即：一个扇区内包含n个调制周期。

结合图4，SVPWM调制原理的四个基本公式如下：

T_s＝T_k+T_k+1+T₀ (6)