[发明专利]一种基于SVPWM算法的车辆控制系统

摘要

本发明提供一种基于SVPWM算法的车辆控制系统，首先，建立基于SVPWM算法的三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波；再按SVPWM算法的平均值等效原理，在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等，进而在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到；两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成PWM控制波形。本方案的算法简单、仅需进行简单的逻辑判断，即可得到用于合成参考的电压矢量。

主权项

1.一种基于SVPWM算法的车辆控制系统，其特征在于：首先，建立基于SVPWM算法的三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波；再按SVPWM算法的平均值等效原理，在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等，进而在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到；两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成PWM 控制波形；首先，设直流母线侧电压为U_dc，逆变器输出的三相相电压为U_A、U_B、U_C，其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，定义三个电压空间矢量 U_A(t)、U_B(t)、U_C(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°，当相电压有效值为U_m，电源频率为f时，则有：(1-1)其中，，则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量U(t)就可以表示为：(1-2)可见 U(t)是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值的1.5倍，U_m为相电压峰值，且以角频率ω=2πf按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量 U(t)在三相坐标轴(a，b，c)上的投影就是对称的三相正弦量；由于逆变器三相桥臂共有6组开关管，为了研究各相上下桥臂不同开关组合时逆变器输出的空间电压矢量，定义开关函数为：(1-3)(S_a、S_b、S_c)的全部组合共有八个，包括六个非零矢量 U_l(001)、U₂(010)、U₃(011)、U₄(100)、U₅(101)、U₆(110)、和两个零矢量U₀(000)、U₇(111)，其中，非零矢量的幅值相同(模长为2U_dc/3)，相邻的矢量间隔 60°,而两个零矢量幅值为零，位于中心；在每一个扇区，选择相邻的两个电压矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电压矢量，即：(1-5)或者等效成下式：(1-6)其中，U_ref 为期望电压矢量；T为采样周期；T_x、T_y、T₀分别为对应两个非零电压矢量 U_x、U_y和零电压矢量 U₀在一个采样周期的作用时间；其中U₀包括了U₀和U₇两个零矢量，式(1-6)的意义是，矢量 U_ref 在T时间内所产生的积分效果值和 U_x、U_y、U₀分别在时间 T_x、T_y、T₀内产生的积分效果相加总和值相同；由于三相正弦波电压在电压空间向量中合成一个等效的旋转电压，其旋转速度是输入电源角频率，等效旋转电压的轨迹将是圆形，所以要产生三相正弦波电压，可以利用以上电压向量合成的技术，在电压空间向量上，将设定的电压向量由U₄(100)位置开始，每一次增加一个小增量，每一个小增量设定电压向量可以用该区中相邻的两个基本非零向量与零电压向量予以合成，如此所得到的设定电压向量就等效于一个在电压空间向量平面上平滑旋转的电压空间向量，从而达到电压空间向量脉宽调制的目的。