CN101505111B

CN101505111B - 一种三电平空间矢量的过调制方法及系统

Info

Publication number: CN101505111B
Application number: CN2009101181978A
Authority: CN
Inventors: 丁荣军; 李江红; 许为; 陈华国
Original assignee: Zhuzhou CSR Times Electric Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou CRRC Times Electric Co Ltd
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: CN101505111A

Abstract

本发明提供一种三电平空间矢量的过调制方法及系统。所述方法包括：计算参考电压调制比和角度；将调制比分为第一设定区间和第二设定区间；调制比位于第一设定区间，按参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量占空比；按短矢量占空比大小分别对短矢量、长矢量和中矢量占空比进行修正；根据修正后的占空比计算每相N作用占空比和P作用占空比；调制比位于第二设定区间，计算参考电压保持角；根据保持角与参考电压角度的比较结果分区间计算每相N作用占空比和P作用占空比；将所述每相N作用占空比和P作用占空比换算为作用时间映射回原扇区。采用本发明所述方法及系统，能够使SVPWM过调制计算步骤简单，调制精度更高。

Description

一种三电平空间矢量的过调制方法及系统

技术领域

本发明涉及交流传动技术领域，特别涉及一种三电平空间矢量的过调制方法及系统。

背景技术

脉冲宽度调制(PWM：Pulse Width Modulation)是交流传动控制系统中一个重要的组成部分。其功能是根据输入的参考电压矢量和当前直流母线电压，调节控制主回路功率半导体器件通断的脉冲信号的宽度，使主回路输出的基波电压等于输入的参考电压矢量。

空间矢量脉宽调制(SVPWM：Space Vector Pulse Width Modulation)是基于电机磁链轨迹跟踪的控制思想而得到的一种PWM方法。

根据调制比的不同，SVPWM可以分为线性调制和过调制。参见图1，为三电平空间矢量脉宽调制分区示意图。

当参考电压矢量位于电压空间矢量平面六边形内切圆以内时，SVPWM处于线性调制区域。此时逆变器的输出电压与参考电压矢量的幅值和相位相同，其输出电压矢量轨迹为圆形，输出线电压波形为正弦波。

当增大调制比时，SVPWM进入过调制区域。此时参考电压矢量的轨迹一部分位于基本矢量所构成的六边形内，一部分位于六边形外。当参考电压矢量位于六边形外时，逆变器将无法输出与参考电压矢量相同大小的电压，输出电压矢量的轨迹不再为圆形，输出线电压波形也不再为正弦波。

当继续增大调制比使得参考电压矢量位于六边形的外接圆时，逆变器将工作在六阶梯波模式，即进入方波工况。

当SVPWM进入过调制区后，如果仍旧采用线性调制区的控制方法，输出电压将不能随着调制系数的增加而线性化地增加，输出电压将发生突变，影响电机输出转矩。

对于三电平逆变器，当对参考电压进行空间矢量脉宽调制时，参考电压的幅值超过

倍的直流侧电压，则进入空间矢量脉宽调制的非线性区，需要对参考电压进行过调制。进行过调制时，需要保证调制电压的基波的幅值和相位与参考电压的幅值和相位一致。

现有技术中三电平逆变器的过调制，一般采用查表法。在过调制I区通过查表修改参考电压的幅值以达到过调制的目的。在过调制II区通过查表修改参考电压的角度以达到过调制的目的。

参见图2a和图2b，分别为三电平过调制I区和过调制II区需要采用的图形。其中，图2a为三电平逆变器调制比与交叉角的关系示意图，用于调制比处于过调制I区；图2b为调制比与保持角的关系示意图，用于调制比处于过调制II区。

首先，通过式(1)计算得到调制比：

Mi = \frac{V}{\frac{2}{π} V_{dc}} - - - (1)

其中，参考电压矢量V^*＝Ve^jθ；V_dc为逆变器直流母线电压。

根据图2a和图2b获得交叉角用于修正参考电压幅值、或是保持角用于修正参考电压角度。然后根据参考电压角度判断参考电压是处于弧的部分还是弦的部分，如果处于弧的部分可以采用SVPWM的公式计算作用时间，如果处于弦的部分，还需要判断参考电压角度的位置。

现有技术的过调制算法中，需要先根据调制比计算参考角度或保持角度，然后很据参考角度或保持角度修正参考电压矢量的幅值和相位，还要对矢量作用时间进行判断和修正，实现步骤繁琐，占用系统资源多。同时，现有技术中，参考角度、保持角度与调制比之间是无法用解析式表示的非线性关系，实际应用中只能通过曲线拟合或表格描述它们之间的函数关系，从而严重限制了算法的精度。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种三电平空间矢量的过调制方法及系统，使SVPWM过调制计算步骤简单，调制精度更高。

本发明提供了一种三电平空间矢量的过调制方法，包括以下步骤：

计算参考电压调制比和参考电压角度；

将所述调制比分为第一设定区间和第二设定区间；

当调制比位于第一设定区间时，根据参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比；按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢量、长矢量和中矢量作用占空比进行修正；根据修正后的占空比计算每相N作用占空比和P作用占空比；

当调制比位于第二设定区间时，计算参考电压保持角；将所述保持角与参考电压角度相比较，根据比较结果分区间计算得到每相N作用占空比和P作用占空比；

将上述计算得到的每相N作用占空比和P作用占空比换算为作用时间，并映射回原扇区。

优选地，所述第一设定区间为：0.9069＜Mi≤0.9517；所述第二设定区间为：0.9517＜Mi≤1.0。

优选地，当调制比位于第一设定区间时，根据参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比具体为：

当参考电压角度θ位于[0°，30°)时，采用下式计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比：

\{\begin{matrix} d_{1} = v_{β} \\ d_{2} = v_{α} - 1 \\ d_{0} = 2 - v_{α} - v_{β} \end{matrix}

当参考电压角度θ位于[30°，60°)时，采用下式计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比：

\{\begin{matrix} d_{1} = v_{β} - 1 \\ d_{2} = v_{α} \\ d_{0} = 2 - v_{α} - v_{β} \end{matrix}

式中：v_α、v_β分别为参考电压在αβ坐标系中分量；d₀为短矢量的占空比；d₁、d₂分别为中矢量和长矢量的占空比。

优选地，按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢量、长矢量和中矢量作用占空比进行修正具体包括：

当短矢量的占空比大于零时，修正后的占空比为：

\{\begin{matrix} d_{1}^{'} = d_{1} + 0.5 k \times d_{0} \\ d_{2}^{'} = d_{2} + 0.5 k \times d_{0} \\ d_{0}^{'} = d_{0} - k \times d_{0} \end{matrix}

式中：d₀、d₁、d₂分别为短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比；d′₀、d′₁、d′₂分别为修正后的短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比；k为补偿系数，且k＝Mi×22.3214-20.2433；M_i为调制比；

当短矢量的占空比小于零时，修正后的占空比为：

\{\begin{matrix} d_{1}^{'} = 1 - d_{2} \\ d_{2}^{'} = d_{2} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix}

式中：d₀、d₁、d₂分别为短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比；d′₀、d′₁、d′₂分别为修正后的短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比。

优选地，根据修正后的占空比计算每相N作用占空比和P作用占空比具体包括：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{P} = 0 \\ d W_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

式中：U、V和W分别表示电压三相；P表示连接到+V_dc/2；N表示连接到-V_dc/2；d′₀、d′₁、d′₂分别为修正后的短矢量、长矢量、以及中矢量的占空比。

优选地，采用下式计算参考电压保持角：

α_h＝Mi×10.8405-10.3169

式中：α_h为参考电压保持角；Mi为参考电压调制比。

优选地，将所述保持角与参考电压角度相比较，根据比较结果分区间计算得到每相N作用占空比和P作用占空比具体包括：

1)当参考电压角度θ位于[0°，α_h)时，采用下式进行计算：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = 1 \\ {dV}_{N} = 1 \\ {dV}_{P} = 0 \\ {dW}_{N} = 1 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

2)当参考电压角度位于[α_h，30°)时，采用下式进行计算：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

其中，d′₀、d′₁、d′₂分别为短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比，由下式计算得到：

\{\begin{matrix} d_{2}^{'} = v_{α} - 1 \\ d_{1}^{'} = 1 - d_{2}^{'} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix}

式中：v_α、v_β分别为参考电压在αβ坐标系中分量；

3)当参考电压角度位于[30°，60°-α_h)时，采用下式进行计算：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{P} = 0 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {d W}_{P} = 0 \end{matrix}

\{\begin{matrix} d_{2}^{'} = v_{α} \\ d_{1}^{'} = 1 - d_{2}^{'} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix}

式中：v_α、v_β分别为参考电压在αβ坐标系中分量；

4)当参考电压角度位于[60°-α_h，60°)时，采用下式进行计算：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = 1 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = 1 \\ {dW}_{N} = 1 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

上述式中：U、V和W分别表示电压三相；P表示连接到+V_dc/2；N表示连接到-V_dc/2。

优选地，采用下式将计算得到的每相N作用占空比和P作用占空比换算为作用时间：

\{\begin{matrix} {TU}_{N} = {dU}_{N} \times T_{s} \\ {TU}_{N} = d U_{P} \times T_{s} \\ {TV}_{N} = {dV}_{N} \times T_{s} \\ {TV}_{P} = d V_{P} \times T_{s} \\ {TW}_{N} = d W_{N} \times T_{s} \\ {TW}_{P} = d W_{P} \times T_{s} \end{matrix}

式中：U、V和W分别表示电压三相；P表示连接到+V_dc/2；N表示连接到-V_dc/2；T_s为PWM开关周期。

本发明还提供了一种三电平空间矢量的过调制系统，所述系统包括：

基本参数计算单元，用于计算参考电压调制比和参考电压角度；

调制比分区单元，用于将所述调制比分为第一设定区间和第二设定区间；

调制参数计算单元，用于当调制比位于第一设定区间时，根据参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比，按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢量、长矢量和中矢量作用占空比进行修正，根据修正后的占空比计算每相N作用占空比和P作用占空比；当调制比位于第二设定区间时，计算参考电压保持角，将所述保持角与参考电压角度相比较，根据比较结果分区间计算得到每相N作用占空比和P作用占空比；

调制控制单元，用于将计算得到的每相N作用占空比和P作用占空比换算为作用时间，并映射回原扇区。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供一种三电平空间矢量的过调制方法，根据调制比，对过调制区域进行划分，分别采用不同的过调制控制模式。当调制比位于第一设定区间时，通过将短矢量的一部分作用时间补偿给长矢量和中矢量，实现PWM输出电压与参考电压矢量之间的伏秒平衡，从而使输出电压与参考电压矢量在相位和幅值上保持一致，且补偿系数与调制比为线性关系。当调制比位于第二设定区间时，先根据调制比计算参考电压保持角；根据参考电压矢量相角与保持角的关系直接计算出每相N作用占空比和P作用占空比，而不用改变参考电压矢量的幅值和相角，且保持角与调制比为线性关系。最后将上述计算得到的每相N作用占空比和P作用占空比换算为作用时间，并映射回原扇区，完成对三电平逆变器的过调制。

本发明所述过调制方法及系统，能够直接调整过调制算法中基本矢量的作用时间，大大简化了过调制算法的实现步骤。同时，本发明所述方法及系统中，补偿系数和保持角均与调制比成线性关系，便于数字实现和工程化应用，也大大提高了SVPWM的精度，使输出电压与参考电压矢量的相对误差减小。

附图说明

图1为三电平空间矢量脉宽调制分区示意图；

图2a为三电平逆变器调制比与交叉角的关系示意图；

图2b为三电平逆变器调制比与保持角的关系示意图；

图3为典型的二极管中点钳位型三电平逆变器的主回路拓扑结构图；

图4为三电平逆变器基本空间矢量的分布图；

图5为典型的二电平SVPWM的电压空间矢量分布图；

图6为本发明第一实施例的三电平空间矢量的过调制方法流程图；

图7为三电平逆变器过调制模式I的参考电压矢量轨迹图；

图8为本发明三电平过调制模式II中基本矢量作用时间变化示意图；

图9为本发明第二实施例的三电平空间矢量的过调制方法流程图；

图10为本发明的三电平空间矢量的过调制系统结构图。

图11为基于本发明所述过调制方法的参考电压与调制电压波形图；

图12为参考电压为121V时的参考电压和调制电压波形图；

图13为不同调制比输出电压谐波频谱图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

为了有利于本领域技术人员更好实施本发明，首先简要介绍一下三电平逆变器的工作原理。参见图3，为典型的二极管中点钳位型三电平逆变器的主回路拓扑结构图。

如图3所示，二极管中点钳位型(NPC：Neutral Point Clamped)三电平逆变器逆变输出的每个桥臂共由V₁～V₄四个可关断功率器件组成。通过控制每相功率器件V₁～V₄的开通和关断，并且在任意时刻每相最多只有相邻的两个功率器件导通的条件下，每相可获得三种不同电平：+V_dc/2、0、-V_dc/2，用电压状态符号P、O、N表示，见表1。

表1：三电平逆变器每相电压组合表

例如：对U相，当V₁和V₂导通，V₃和V₄关断时，其输出电压为+V_dc/2；当V₂和V₃导通，V₁和V₄关断时，其输出电压为0；当V₃和V₄导通，V₁和V₂关断时，其输出电压为-V_dc/2。

由于三电平逆变器每个桥臂可有3种开关状态，因此整个逆变器共有3³＝27种不同的开关组合，对应着27个基本空间电压矢量，图4给出了三电平逆变器基本空间矢量的分布。

根据基本空间电压矢量的长度，可将图4中所有的基本空间电压矢量分为四类：

长矢量：位于外六边形的各个顶点，长度为2/3V_dc，共有6个。

中矢量：位于外六边形各边的中点，长度为

共有6个。

短矢量：位于内六边形的各个顶点，长度为1/3V_dc，共有6个。

零矢量：位于原点，长度为0，共有3个。

SVPWM方法是基于电机磁链轨迹跟踪的控制思想而得到的一种PWM方法。为便于理解，以二电平为例说明SVPWM的原理

参见图5，该图为典型的二电平SVPWM的电压空间矢量分布图。图中所示的

是基本电压矢量，

是有效电压矢量，

则为零矢量根据伏秒平衡原理，可得到式(2)：

{&Integral;}_{kT}^{(k + 1) T} V_{s} e^{jθ} dt = {\overset{&RightArrow;}{V}}_{1} T_{1} + {\overset{&RightArrow;}{V}}_{2} T_{2} + {\overset{&RightArrow;}{V}}_{mull} T_{0} - - - (2)

式中：V_s为参考电压矢量幅值；和

为合成所述参考电压矢量的三个基本电压矢量；

知

是有效矢量，

是零矢量；T₁、T₂和T₀分别是和的作用时间。

求解式(2)可得式(3)：

\{\begin{matrix} T_{1} = \sqrt{3} \frac{V_{s}}{V_{dc}} T \sin (\frac{π}{3} - θ) \\ T_{2} = \sqrt{3} \frac{V_{s}}{V_{dc}} T \sin (θ) \\ T_{0} = T - T_{1} - T_{2} \end{matrix} - - - (3)

为了算法通用性，采用计算基本电压矢量作用时间的占空比d_x＝T_x/T的方式，实现算法与T无关的目的。如果需要计算作用时间T_x，再由T_x＝T×d_x计算得到。由式(3)可得对应的占空比方程式(4)：

\{\begin{matrix} d_{1} = \sqrt{3} \frac{V_{s}}{V_{dc}} \sin (\frac{π}{3} - θ) \\ d_{2} = \sqrt{3} \frac{V_{s}}{V_{dc}} \sin (θ) \\ d_{0} = 1 - d_{1} - d_{2} \end{matrix} - - - (4)

当0≤Mi≤0.9069，参考电压矢量位于电压空间矢量平面六边形内切圆以内时，此时SVPWM处于线性调制区域，产生正弦输出电压。当Mi＝0.9069时，输出电压将沿着正六边形的内切圆的轨迹运动。当Mi＞0.9069时，逆变器电压波形产生畸变，输出电压的幅值小于参考电压。

本发明所述过调制方法是当三电平逆变器电压波形产生畸变时所对应的SVPWM过调制方法。

本发明按照调制比Mi将过调制区域分为两部分，分别采用不同的控制模式。

设定：当0.9069＜Mi≤0.9517时，位于第一设定区，采用过调制模式；当0.9517＜Mi≤1.0时，位于第二设定区，采用过调制模式II。

当调制比位于第一设定区间时，通过将短矢量的一部分作用时间补偿给长矢量和中矢量，实现PWM输出电压与参考电压矢量之间的伏秒平衡，从而使输出电压与参考电压矢量在相位和幅值上保持一致，且补偿系数与调制比为线性关系。当调制比位于第二设定区间时，先根据调制比计算参考电压保持角；根据参考电压矢量相角与保持角的关系直接计算出每相N作用占空比和P作用占空比，而不用改变参考电压矢量的幅值和相角，且保持角与调制比为线性关系。

参见图6，该图为本发明第一实施例的三电平空间矢量的过调制方法流程图。

S601：由参考电压矢量和直流母线电压计算得到参考电压的调制比Mi和参考电压的角度θ。

具体采用下述步骤获取调制比Mi和参考电压角度θ：

S601a：确定参考电压所在扇区。

S601b：将参考电压的x轴分量v_x、y轴分量v_y映射到扇区I得到v_x和v_y，再将v_x和v_y从xy坐标系映射到αβ坐标系，计算得到v_α和v_β。

S601c：计算得到参考电压的调制比Mi和参考电压的角度θ。

Mi = \frac{V}{\frac{2}{π} V_{dc}} - - - (1)

θ = \tan {(\frac{v_{y}}{v_{x}})}^{- 1} - - - (5)

其中，参考电压矢量V^*＝Ve^jθ；V_dc为逆变器直流母线电压；v_x、v_y分别为参考电压的x轴分量和y轴分量。

S602：将所述调制比Mi分为第一设定区间和第二设定区间。

当0.9069＜Mi≤0.9517时，Mi位于第一设定区间；当0.9517＜Mi≤1.0时，Mi位于第二设定区。

S603：当调制比Mi位于第一设定区间时，采用过调制模式I，根据参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比；按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢量、长矢量和中矢量作用占空比进行修正；再根据修正后的占空比计算每相N作用占空比和P作用占空比。

当短矢量的占空比大于零时，计算补偿系数，根据所述补偿系数计算补偿后的短矢量、长矢量和中矢量的占空比；当短矢量的占空比小于或等于零时，短矢量不作用，直接计算长矢量和中矢量的占空比。

下面详细介绍过调制模式I的原理及实现过程。

当0.9069＜Mi≤0.9517时，Mi位于第一设定区间，此时采用过调制模式I。

参见图7，该图为三电平逆变器过调制模式I的参考电压矢量轨迹图。

当调制比Mi＞0.9069时，参考电压矢量V^*一部分位于六边形内，图7中的区域M；一部分位于六边形外，图7中的区域N。

在区域M内，根据SVPWM计算得到的基本矢量的作用时间满足伏秒平衡，输出电压能够跟踪参考电压矢量，使实际参考电压矢量为弧。

在区域N内，根据SVPWM计算得到的基本矢量的作用时间不能满足期望的伏秒平衡，输出电压小于参考电压，实际参考电压轨迹为弦。这样，由于在区域N中存在伏秒损失，每一个基波周期内，调制输出PWM电压的基波与参考电压之间存在偏差。

由此可见，区域N中的伏秒损失是导致输出电压与参考电压矢量存在偏差的原因。因此，本发明的过调制方法是：在每个PWM周期内，利用区域M中的伏秒裕量补偿区域N中的伏秒损失，使输出电压的伏秒与参考电压矢量的伏秒平衡，以消除输出电压与参考电压矢量的偏差，最终使输出电压等于参考电压矢量。

实现伏秒补偿，只需增加参考电压矢量位于区域M内的幅值，用以增加长矢量和中矢量的作用时间。由于PWM周期不变，短矢量作用时间将被相应地减少，因此这等价于将原短矢量的部分作用时间用于长矢量和中矢量，以增加长矢量和中矢量的作用时间。其具体算法分析如下：

根据参考电压的角度θ判断参考电压的位置，采用相应的算法分别计算短矢量、长矢量和中矢量的占空比。

(1)0°≤θ＜30°

SA1：采用式(6)计算PWM作用占空比：

\{\begin{matrix} d_{1} = v_{β} \\ d_{2} = v_{α} - 1 \\ d_{0} = 2 - v_{α} - v_{β} \end{matrix} - - - (6)

式中：d₀为短矢量的占空比；d₁和d₂分别为中矢量和长矢量的占空比。

SA2：判断短矢量占空比d₀的正负，当d₀＞0时，计算补偿系数，根据补偿系数计算修正后的短矢量、长矢量和中矢量的占空比d′₀、d′₁、d′₂，进入SA3；当d₀≤0时，短矢量不作用d′₀＝0，直接分配PWM占空比，计算得到修正后的长矢量和中矢量占空比d′₁和d′₂，进入SA3。

具体计算过程如下所述：

(a)d₀＞0

d₀为正，表明参考电压矢量位于区域M内，因此存在伏秒裕量，可用来补偿当参考电压矢量位于区域N时电压的伏秒损失。按照补偿系数，将部分短矢量的占空比平均分配给长矢量和中矢量，作为它们的额外作用时间。

记k为补偿系数，短矢量作用时间中分配给长矢量和中矢量作用的部分为kT₀，则按照伏秒补偿的原则，补偿后长矢量和中矢量的占空比d′₁、d′₂和短矢量的占空比d′₀由公式(7)计算可得：

\{\begin{matrix} d_{1}^{'} = d_{1} + 0.5 k \times d_{0} \\ d_{2}^{'} = d_{2} + 0.5 k \times d_{0} \\ d_{0}^{'} = d_{0} - k \times d_{0} \end{matrix} - - - (7)

为了保证输出基波电压按调制比Mi线性变化，要求补偿系数k与调制比Mi成线性关系，其线性表达式如式(8)所示：

k＝Mi×C₁-D₁ (8)

根据式(8)，当Mi＝0.9069时，参考电压矢量的轨迹为六边形内切圆，对应线性调制的极限状态或过调制模式I的起始状态，不用进行任何补偿，k＝0。

当Mi＝0.9517时，处于过调制模式I与过调制模式II的临界点，需要完全补偿，k＝1。

此时，由公式(8)可得方程组(9)：

\{\begin{matrix} 0 = 0.9069 \times C_{1} - D_{1} \\ 1 = 0.9517 \times C_{1} - D_{1} \end{matrix} - - - (9)

求解方程组(9)，得C₁＝22.3214，D₁＝20.2433，此时式(8)可表示为：

k＝Mi×22.3214-20.2433 (10)

因此，通过式(10)计算得到短矢量占空比d₀大于零时的补偿系数k，并带入式(7)计算得到补偿后长矢量和中矢量的占空比d′₁、d′₂和短矢量的占空比d′₀。

(b)d₀≤0

d₀为负，表明参考电压矢量位于区域N，短矢量不作用，此时长矢量和中矢量的占空比计算如下：

\{\begin{matrix} d_{1}^{'} = 1 - d_{2} \\ d_{2}^{'} = d_{2} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix} - - - (11)

SA3：根据SA2中计算得到的修正后的短矢量、长矢量和中矢量的占空比d′₀、d′₁、d′₂，通过式(12)计算每相N作用占空比和P作用占空比。

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix} - - - (12)

例如：dU_P表示U相连接到+V_dc/2的占空比。

(2)30°≤θ＜60°

SB1：采用式(13)计算PWM作用占空比：

\{\begin{matrix} d_{1} = v_{β} - 1 \\ d_{2} = v_{α} \\ d_{0} = 2 - v_{α} - v_{β} \end{matrix} - - - (13)

SB2：判断短矢量占空比d₀的正负，当d₀＞0时，计算补偿系数，根据补偿系数计算修正后的短矢量、长矢量和中矢量的占空比d′₀、d′₁、d′₂，进入SB3；当d₀≤0时，短矢量不作用d′₀＝0，直接分配PWM占空比，计算得到修正后的长矢量和中矢量的占空比d′₁和d′₂，进入SB3。

(a)d₀＞0

采用式(10)计算补偿系数k：

k＝Mi×22.3214-20.2433 (10)

按照式(7)计算补偿后长矢量和中矢量的占空比d′₁、d′₂、以及短矢量的占空比d′₀：

\{\begin{matrix} d_{1}^{'} = d_{1} + 0.5 k \times d_{0} \\ d_{2}^{'} = d_{2} + 0.5 k \times d_{0} \\ d_{0}^{'} = d_{0} - k \times d_{0} \end{matrix} - - - (7)

(b)d₀≤0

采用式(11)计算长矢量和中矢量的占空比：

\{\begin{matrix} d_{1}^{'} = 1 - d_{2} \\ d_{2}^{'} = d_{2} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix} - - - (11)

SB3：根据SB2中计算得到的修正后的短矢量、长矢量和中矢量的占空比d′₀、d′₁、d′₂，通过式(14)计算每相N作用占空比和P作用占空比。

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{P} = 0 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix} - - - (14)

S604：当Mi位于第二设定区间时，计算保持角；将所述保持角与参考电压矢量的相角进行比较，根据比较结果分区间计算每相N作用占空比和P作用占空比。

当0.9517＜Mi≤1.0时，Mi位于第二设定区间，此时采用过调制模式II。

当调制比Mi大于0.9517时，图7中的区域M缩减为零，因此不存在伏秒裕量，无法再利用过调制模式I的算法来补偿区域N中的伏秒损失，需要采用过调制模式II的控制算法。

过调制模式II采用将参考电压矢量保持在六边形顶点一段时间，然后再沿着六边形的边沿运动的控制方式来实现输出电压跟踪参考电压矢量。

在保持角控制阶段，逆变器输出电压的幅值大于参考电压矢量，但其运动速度为零，输出电压滞后于参考电压矢量。

在六边形控制阶段，输出电压幅值小于参考电压矢量，但其运动速度大于参考电压矢量，输出电压超前参考电压矢量。

因此，这种控制方式可以使得在一个扇区内输出电压矢量在幅值和相位跟踪参考电压矢量。

下面结合图8详细说明过调制模式II中基本矢量的作用时间。

参见图8，为本发明三电平过调制模式II中基本矢量作用时间变化示意图。

当采用上述控制方式时，过调制模式II过程中基本矢量作用时间的变化规律如下：

(1)Mi＝0.9517：为过调制模式I与模式II的临界状态，在一个扇区内，两个长矢量和一个中矢量

交替作用，基本矢量的作用时间呈线性变化，如图8(a)所示，此时对应的保持角为α_h＝0。T_L1、T_L2表示长矢量的作用时间，T_M表示中矢量

的作用时间。

(2)0.9517＜Mi＜1：在一个扇区内，输出电压先是为某一长矢量

作用α_h的时间，然后为和

两个矢量交替作用，最后为另一长矢量

作用α_h的时间，基本矢量的作用时间如图8(b)所示，此时对应的保持角为

0 < α_{h} < \frac{π}{6} .

(3)Mi＝1：为过调制模式II结束状态，逆变器工作在六阶梯波模式，在一个扇区内，两个长矢量

分别作用π/6的时间，基本矢量的作用时间如图8(c)所示，此时对应的保持角为

α_{h} = \frac{π}{6} .

其具体计算过程如下所述：

S604A：计算参考电压保持角α_h。

本发明设定所述保持角α_h与调制比M_i成线性关系，设线性关系式为：

α_h＝Mi×k₂-b₂ (15)

根据上述各临界点对应的保持角可得下面方程组(16)：

\{\begin{matrix} 0 = 0.9517 \times C_{2} - D_{2} \\ π / 6 = 1 \times C_{2} - D_{2} \end{matrix} - - - (16)

求解方程组(16)可得：C₂＝10.8405，D₂＝10.3169。

带入式(15)可得：

α_h＝Mi×10.8405-10.3169 (17)

式(17)即为本发明所述参考电压保持角α_h。

S604B：将计算得到的参考电压保持角α_h与参考电压角度θ相比较，根据比较结果分区间计算各矢量的占空比。

(1)0°≤θ＜α_h

采用式(18)直接计算每相N作用占空比和P作用占空比：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = 1 \\ {dV}_{N} = 1 \\ {dV}_{P} = 0 \\ {dW}_{N} = 1 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix} - - - (18)

(2)α_h≤θ＜30°

此时，中矢量和长矢量交替作用，采用式(19)计算PWM作用占空比。

\{\begin{matrix} d_{2}^{'} = v_{α} - 1 \\ d_{1}^{'} = 1 - d_{2}^{'} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix} - - - (19)

式中：d′₀为短矢量的占空比；d′₁和d′₂分别为中矢量和长矢量的占空比。

再将计算得到的PWM作用占空比带入公式(12)计算得到每相N作用占空比和P作用占空比。

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix} - - - (12)

(3)30°≤θ＜60°-α_h

此时处于交替作用，采用式(20)计算PWM作用占空比。

\{\begin{matrix} d_{2}^{'} = v_{α} \\ d_{1}^{'} = 1 - d_{2}^{'} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix} - - - (20)

再将计算得到的PWM作用占空比带入公式(14)计算得到每相N作用占空比和P作用占空比。

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{P} = 0 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix} - - - (14)

(4)60°-α_h≤θ＜60°

直接采用式(21)计算每相N作用占空比和P作用占空比：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = 1 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = 1 \\ {dW}_{N} = 1 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix} - - - (21)

S605：将计算得到的每相N作用占空比和P作用占空比换算为作用时间，并将计算得到的作用时间映射回原扇区。

其具体换算过程如式(22)所示：

\{\begin{matrix} {TU}_{N} = {dU}_{N} \times T_{s} \\ {TU}_{N} = d U_{P} \times T_{s} \\ {TV}_{N} = {dV}_{N} \times T_{s} \\ {TV}_{P} = d V_{P} \times T_{s} \\ {TW}_{N} = d W_{N} \times T_{s} \\ {TW}_{P} = d W_{P} \times T_{s} \end{matrix} - - - (22)

式中：T_s为PWM开关周期。

将计算得到的作用时间映射回原扇区，其扇区映射关系如表2所示。

表2：三电平空间矢量作用时间的扇区映射关系表：

作用时间

扇区1

扇区2

扇区3

扇区4

扇区5

扇区6

TUN

T1UN

T2VP

T3WN

T4UP

T5VN

T6WP

TUP

T1UP

T2VN

T3WP

T4UN

T5VP

T6WN

TVN

T1VN

T2WP

T3UN

T4VP

T5WN

T6UP

TVP

T1VP

T2WN

T3UP

T4VN

T5WP

T6UN

TWN

T1WN

T2UP

T3VN

T4WP

T5UN

T6VP

TWP

T1WP

T2UN

T3VP

T4WN

T5UP

T6VN

本发明提供一种三电平空间矢量的过调制方法，根据调制比，对过调制区域进行划分，分别采用不同的过调制控制模式。当调制比位于第一设定区间时，通过将短矢量的一部分作用时间补偿给长矢量和中矢量，实现PWM输出电压与参考电压矢量之间的伏秒平衡，从而使输出电压与参考电压矢量在相位和幅值上保持一致，且补偿系数与调制比为线性关系。当调制比位于第二设定区间时，先根据调制比计算参考电压保持角；根据参考电压矢量相角与保持角的关系直接计算出每相N作用占空比和P作用占空比，而不用改变参考电压矢量的幅值和相角，且保持角与调制比为线性关系。最终将计算得到的每相N作用占空比和P作用占空比换算为作用时间，并将计算得到的作用时间映射回原扇区，完成对三电平逆变器的过调制。

本发明所述过调制方法，能够直接调整过调制算法中基本矢量的作用时间，大大简化了过调制算法的实现步骤。同时，本发明所述方法中，补偿系数和保持角均与调制比成线性关系，便于数字实现和工程化应用，也大大提高了SVPWM的精度，使输出电压与参考电压矢量的相对误差减小。

参见图9，该图为本发明第二实施例的三电平空间矢量的过调制方法流程图。

S901：确定参考电压所在的扇区。

S902：将参考电压的两个分量映射到扇区I。

S903：计算αβ坐标系下的分量。

S904：计算参考电压的调制比M_i和参考电压的角度θ。

S905：根据调制比M_i选择不同的调制算法：

当0.9069＜Mi≤0.9517时，参考电压处于过调制I区，采用过调制模式I的公式计算，执行步骤S906；

当0.9517＜Mi≤1.0时，参考电压处于过调制II区，采用过调制模式II的公式计算，执行步骤S918；

S906：采用式(10)计算参考电压补偿量。

S907：根据参考电压角度θ判断参考电压所在的位置：

当参考电压角度θ处于[0°，30°)时，执行步骤S908；

当参考电压角度θ处于[30°，60°)时，执行步骤S913。

S908：采用式(6)计算PWM作用时间。

S909：判断d₀是否大于0：

当d₀大于0，执行步骤S910；

当d₀小于0，执行步骤S911。

S910：采用式(7)分配补偿量，进入步骤S912。

S911：采用式(11)分配PWM作用占空比。

S912：采用式(12)计算每相N作用占空比和P作用占空比，进入步骤S924。

S913：采用式(13)计算PWM作用时间。

S914：判断d₀是否大于0：

当d₀大于0，执行步骤S915；

当d₀小于0，执行步骤S916。

S915：采用式(7)分配补偿量，进入步骤S917。

S916：采用式(11)分配PWM作用占空比。

S917：采用式(14)计算每相N作用占空比和P作用占空比，进入步骤S924。

S918：采用式(17)计算参考电压的保持角α_h。

S919：根据参考电压角度θ判断参考电压所在的位置：

当参考电压角度θ处于[0°，α_h)时，执行步骤S920；

当参考电压角度θ处于[α_h，30°)时，执行步骤S921；

当参考电压角度θ处于[30°，60°-α_h)时，执行步骤S922

当参考电压角度θ处于[60°-α_h，60°)时，执行步骤S923。

S920：采用式(18)计算每相N作用占空比和P作用占空比，进入步骤S924。

S921：先采用式(19)计算PWM作用占空比，再采用式(12)计算每相N作用占空比和P作用占空比，进入步骤S924。

S922：先采用式(20)计算PWM作用占空比，再采用式(14)计算每相N作用占空比和P作用占空比，进入步骤S924。

S923：采用式(21)计算每相N作用占空比和P作用占空比。

S924：采用式(22)将计算得到的占空比换算为定时时间。

S925：根据表2将计算得到的作用时间映射回原扇区。

基于上述三电平空间矢量的过调制方法，本发明还提供了一种三电平空间矢量的过调制系统。

参见图10，该图为本发明的三电平空间矢量的过调制系统结构图。

所述过调制系统包括：基本参数计算单元1001、调制比分区单元1002、调制参数计算单元1003、以及调制控制单元1004。

基本参数计算单元1001，用于计算得到参考电压调制比和参考电压角度。

调制比分区单元1002，用于将基本参数计算单元1001计算得到的调制比分为第一设定区间和第二设定区间。

当0.9069＜Mi≤0.9517时，为第一设定区间；当0.9517＜Mi≤1.0时，为第二设定区间。

调制参数计算单元1003，用于当调制比位于第一设定区间时，根据参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比，按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢量、长矢量和中矢量作用占空比进行修正，根据修正后的占空比计算每相N作用占空比和P作用占空比；当调制比位于第二设定区间时，计算参考电压保持角，将所述保持角与参考电压角度相比较，根据比较结果分区间计算得到每相N作用占空比和P作用占空比。

其具体计算过程与方法实施例中所述相同。

调制控制单元1004，用于将调制参数计算单元1003计算得到的每相N作用占空比和P作用占空比换算为作用时间，并映射回原扇区。

本发明提供一种三电平空间矢量的过调制系统，根据调制比，对过调制区域进行划分，分别采用不同的过调制控制模式。当调制比位于第一设定区间时，通过将短矢量的一部分作用时间补偿给长矢量和中矢量，实现PWM输出电压与参考电压矢量之间的伏秒平衡，从而使输出电压与参考电压矢量在相位和幅值上保持一致，且补偿系数与调制比为线性关系。当调制比位于第二设定区间时，先根据调制比计算参考电压保持角；根据参考电压矢量相角与保持角的关系直接计算出每相N作用占空比和P作用占空比，而不用改变参考电压矢量的幅值和相角，且保持角与调制比为线性关系。

本发明所述过调制系统，能够直接调整过调制算法中基本矢量的作用时间，大大简化了过调制算法的实现步骤。同时，本发明所述系统中，补偿系数和保持角均与调制比成线性关系，便于数字实现和工程化应用，也大大提高了SVPWM的精度，使输出电压与参考电压矢量的相对误差减小。

下面对本发明所述过调制方法及系统的输出电压误差及谐波进行分析，以进一步说明本发明所述方法及系统的优点。

本发明所述三电平空间矢量的过调制方法及系统，在开关频率为2000Hz，中间电压为200V的条件下，利用MATLAB计算参考电压矢量从线性调制经过调制到方波的过程中，逆变器的输出电压基波有效值以及输出电压的误差，其具体结果见表3。

表3：SVPWM过调制仿真结果

临界点	参考电压	输出电压	相对误差
				230.966	230.000	229.418	-0.253％
	232.000	232.398	0.172％
					234.000	234.980	0.419％
	236.000	237.198	0.508％
					238.000	238.816	0.343％
	240.000	239.996	-0.002％
				242.425	242.000	241.216	-0.324％
	244.000	242.359	-0.673％
					246.000	245.214	-0.320％
	248.000	248.547	0.221％
					250.000	251.117	0.447％
	252.000	253.121	0.445％
				254.648	254.000	254.169	0.067％

254.648

254.124

-0.206％

表3中的试验数据是在三电平逆变器的开关频率为2000Hz，直流母线电压为400V的条件下，不同调制比和不同给定参考电压矢量对应的输出电压基波有效值及输出电压的误差。

参见表3：临界点115.470是过调制模式I开始时的参考电压，其对应调制比是0.9069；临界点121.174是过调制模式II开始时的参考电压，其对应调制比是0.9517；临界点127.324是最大输出电压，其对应调制比是1。

将表3中的给定电压和基波电压用图形表示，如图11所示。图中曲线1为参考电压幅值，曲线2为基波电压基波幅值。由图11可知，基波电压的幅值与参考电压的幅值基本一致，误差小于1％。

参见图12，为参考电压为121V时的参考电压和调制电压波形图。图12中，正弦波性为参考电压，脉冲波形为调制输出电压。

由图12可知，调制电压的相位与参考电压相位基本一致。因此，调制电压基波的幅值与相位和参考电压的幅值与相位均基本一致，说明本发明所述过调制算法误差比较小，满足PWM调制的要求。

同时，对输出电压进行谐波分析，参见图13，为不同调制比输出电压谐波频谱图。图13给出了不同调制比下的谐波频谱，图中将谐波分量的幅值以基波幅值为基准进行了标幺化。

如图13所示，x轴为谐波次数，y轴为谐波幅值，绘制得到调制比Mi分别为0.903、0.935、0.966、1.00时对应的输出电压的谐波频谱。

由图13可知，调制比Mi越小时，其输出电压的谐波越小。通过比较输出电压的谐波幅值与参考电压的基波幅值，可见，本发明过调制输出电压的谐波含量比较低。

由上述分析可知，采用本发明所述SVPWM过调制方法及系统得到的输出电压误差较小，谐波较低，大大提高了三电平逆变器过调制的精度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种三电平空间矢量的过调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

计算参考电压调制比和参考电压角度；

将所述调制比分为第一设定区间和第二设定区间，所述第一设定区间为：0.9069＜Mi≤0.9517；所述第二设定区间为：0.9517＜Mi≤1.0；

当调制比位于第一设定区间时，根据参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比；

按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢量、长矢量和中矢量作用占空比进行修正，具体为，当短矢量的占空比大于零时，修正后的占空比为：

\{\begin{matrix} d_{1}^{'} = d_{1} + 0.5 k \times d_{0} \\ d_{2}^{'} = d_{2} + 0.5 k \times d_{0} \\ d_{0}^{'} = d_{0} - k \times d_{0} \end{matrix}

当短矢量的占空比小于零时，修正后的占空比为：

\{\begin{matrix} d_{1}^{'} = 1 - d_{2} \\ d_{2}^{'} = d_{2} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix}

式中：d₀、d₁、d₂分别为短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比；d′₀、d′₁、d′₂分别为修正后的短矢量、中矢量、以及长矢量的占空比；

根据修正后的占空比计算每相N作用占空比和P作用占空比；

当调制比位于第二设定区间时，采用下式计算参考电压保持角：

α_h＝Mi×10.8405-10.3169

式中：α_h为参考电压保持角；Mi为参考电压调制比；

将所述保持角与参考电压角度相比较，根据比较结果分区间计算得到每相N作用占空比和P作用占空比，具体为：

1)当参考电压角度θ位于[0°，α_h)时，采用下式进行计算：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = 1 \\ {dV}_{N} = 1 \\ {dV}_{P} = 0 \\ {dW}_{N} = 1 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

2)当参考电压角度位于[α_h，30°)时，采用下式进行计算：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

\{\begin{matrix} d_{2}^{'} = v_{α} - 1 \\ d_{1}^{'} = 1 - d_{2}^{'} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix}

式中：v_α、v_β分别为参考电压在αβ坐标系中分量；

3)当参考电压角度位于[30°60°-α_h)时，采用下式进行计算：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{P} = 0 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

\{\begin{matrix} d_{2}^{'} = v_{α} \\ d_{1}^{'} = 1 - d_{2}^{'} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix}

式中：v_α、v_β分别为参考电压在αβ坐标系中分量；

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = 1 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = 1 \\ {dW}_{N} = 1 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

上述式中：U、V和W分别表示电压三相；P表示连接到+V_dc/2；N表示连接到-V_dc/2；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当调制比位于第一设定区间时，根据参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比具体为：

\{\begin{matrix} d_{1} = v_{β} \\ d_{2} = v_{α} - 1 \\ d_{0} = 2 - v_{α} - v_{β} \end{matrix}

\{\begin{matrix} d_{1} = v_{β} - 1 \\ d_{2} = v_{α} \\ d_{0} = 2 - v_{α} - v_{β} \end{matrix}

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据修正后的占空比计算每相N作用占空比和P作用占空比具体包括：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{P} = 0 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用下式将计算得到的每相N作用占空比和P作用占空比换算为作用时间：

\{\begin{matrix} {TU}_{N} = {dU}_{N} \times T_{s} \\ {TU}_{N} = {dU}_{P} \times T_{s} \\ {TV}_{N} = {dV}_{N} \times T_{s} \\ {TV}_{P} = {dV}_{P} \times T_{s} \\ {TW}_{N} = {dW}_{N} \times T_{s} \\ {TW}_{P} = {dW}_{P} \times T_{s} \end{matrix}

5.一种三电平空间矢量的过调制系统，其特征在于，所述系统包括：

调制比分区单元，用于将所述调制比分为第一设定区间和第二设定区间，所述第一设定区间为：0.9069＜Mi≤0.9517；所述第二设定区间为：0.9517＜Mi≤1.0；

调制参数计算单元，用于当调制比位于第一设定区间时，根据参考电压角度分区间计算短矢量、长矢量和中矢量作用占空比，按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢量、长矢量和中矢量作用占空比进行修正，根据修正后的占空比计算每相N作用占空比和P作用占空比；当调制比位于第二设定区间时，计算参考电压保持角，将所述保持角与参考电压角度相比较，根据比较结果分区间计算得到每相N作用占空比和P作用占空比；其中，按照短矢量占空比大于或小于零分别对所述短矢量、长矢量和中矢量作用占空比进行修正，具体为，当短矢量的占空比大于零时，修正后的占空比为：

\{\begin{matrix} d_{1}^{'} = d_{1} + 0.5 k \times d_{0} \\ d_{2}^{'} = d_{2} + 0.5 k \times d_{0} \\ d_{0}^{'} = d_{0} - k \times d_{0} \end{matrix}

当短矢量的占空比小于零时，修正后的占空比为：

\{\begin{matrix} d_{1}^{'} = 1 - d_{2} \\ d_{2}^{'} = d_{2} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix}

所述参考电压保持角具体为：

α_h＝Mi×10.8405-10.3169

式中：α_h为参考电压保持角；Mi为参考电压调制比；

1)当参考电压角度θ位于[0°，α_h)时，采用下式进行计算：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = 1 \\ {dV}_{N} = 1 \\ {dV}_{P} = 0 \\ {dW}_{N} = 1 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

2)当参考电压角度位于[α_h，30°)时，采用下式进行计算：

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

\{\begin{matrix} d_{2}^{'} = v_{α} - 1 \\ d_{1}^{'} = 1 - d_{2}^{'} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix}

式中：v_α、v_β分别为参考电压在αβ坐标系中分量；

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{N} = d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dV}_{P} = 0 \\ {dW}_{N} = d_{1}^{'} + d_{2}^{'} + d_{0}^{'} / 2 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}

\{\begin{matrix} d_{2}^{'} = v_{α} \\ d_{1}^{'} = 1 - d_{2}^{'} \\ d_{0}^{'} = 0 \end{matrix}

式中：v_α、v_β分别为参考电压在αβ坐标系中分量；

\{\begin{matrix} {dU}_{N} = 0 \\ {dU}_{P} = 1 \\ {dV}_{N} = 0 \\ {dV}_{P} = 1 \\ {dW}_{N} = 1 \\ {dW}_{P} = 0 \end{matrix}