CN102780410B - 一种空间矢量脉宽调制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及脉宽调制技术，公开了一种空间矢量脉宽调制方法及装置。本发明的方法的主要思想为：在逆变器输出中等效注入一谐波分量，配置冗余小矢量的作用时间从而使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，从而消除逆变器输出的瞬时共模电压分量。根据上述方法本发明还提供了与之相应的一种空间矢量脉宽调制装置。采用本发明，可以有效减小逆变器输出电压中的共模电压分量，并保持直流母线电压的高利用率，提高系统效率。

Description

一种空间矢量脉宽调制方法及装置

技术领域

本发明涉及脉宽调制技术，尤其涉及一种空间矢量脉宽调制方法及装置。

背景技术

空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，简称SVPWM)技术是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，用变换器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通，由它们比较的结果决定变换器的开关，形成PWM波形。

传统的SVPWM技术主要将输入的差模信号作为调制对象，其输出PWM共模电压并未作为控制对象，较高的共模电压在变频器、光伏或其他对共模电压要求较高的领域会引起对地漏电流增加、电磁干扰严重等不良影响。

在公开号为CN2794029的专利中，公开了一种带有能滤除共模电压的反馈有源低通滤波装置的变频器。这种采用反馈有源低通滤波装置等电路方式来抑制共模电压的方法，在电路中增加了硬件，使得电路结构更加复杂庞大，且不够灵活。

因此，在实际应用中，通常采用基于控制策略改进的共模电压抑制方法，这种软件实现方式简单、灵活、无需额外硬件。在基于控制策略改进的SVPWM共模电压抑制方法中，常见的是在27个基本矢量中选择共模电压较小或为零的冗余小矢量来合成目标电压矢量，使得变流器输出共模电压得到抑制或者消除。在这种方法中，虽然能够获得较好的共模电压特性，但是由于只选择部分基本矢量，导致直流母线电压利用率降低，且各种谐波含量有所增加，影响了脉宽调制的效果。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种空间矢量脉宽调制方法及装置，不仅可以减小输出的共模分量而且不会导致直流母线电压利用率降低和输出谐波含量增加。

本申请第一方面提供了一种空间矢量脉宽调制方法，包括：

在逆变器输出中等效注入一谐波分量；

计算合成逆变器输出电压空间矢量的各空间矢量的作用时间，包括：第一空间矢量的作用时间T₁、第二空间矢量的作用时间T₂及第三空间矢量的作用时间T₃，其中，所述第一空间矢量包括互为冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量；

配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b，以使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b满足：T_a+T_b＝T₁；

根据所述各空间矢量的作用时间、所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b生成脉宽调制控制信号；

其中，所述配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b包括：

修正所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式；

根据所述使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消的原则计算协调因子的值；

根据所述协调因子的值配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b。

在第一种可能的实施方式中，所述在逆变器输出中等效注入一谐波分量的一种实现方式为：在调制波中加入一谐波分量。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述逆变器为三相三电平逆变器，所述第二空间矢量为零空间矢量；

修正后的所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式为：

V_com|svpwm＝N₁λT₁V_dc+N₂(1-λ)T₁V_dc+N₃T₃V_dc

其中V_com|svpwm为所述逆变器输出的瞬时共模电压分量，λ为协调因子，N₁为所述第一冗余小矢量的共模贡献参数，N₂为所述第二冗余小矢量的共模贡献参数，N₃为所述第三空间矢量的共模贡献参数，V_dc为直流母线电压；

所述根据所述使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消的原则计算协调因子的值的具体方式为：

所述等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量V_com|spwm的计算公式为：

$V_{\mathrm{com}|\mathrm{spwm}}=\mathrm{bm}\cos \left(\mathrm{n\θ}\right)\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T$

其中n为谐波次数，m为调制比，b为谐波分量与基波的比例，V_dc为直流母线电压，根据V_com|svpwm+V_com|spwm＝0计算出协调因子λ的值；

所述根据所述协调因子λ的值配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b的具体方式为：T_a＝T₁*λ，T_b＝T₁*(1-λ)。

结合第一方面，在第三种可能的实施方式中，所述注入到逆变器输出的谐波次数优选为3次谐波。

本申请第二方面提供一种空间矢量脉宽调制装置，包括：

谐波注入模块，用于在逆变器输出中等效注入一谐波分量；

计算模块，用于计算合成逆变器输出电压空间矢量的各空间矢量的作用时间，包括：第一空间矢量的作用时间T₁、第二空间矢量的作用时间T₂及第三空间矢量的作用时间T₃，其中，所述第一空间矢量包括互为冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量；

配置模块，用于配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b，以使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b满足：T_a+T_b＝T₁；

脉冲生成模块，用于根据计算模块送来的所述各空间矢量的作用时间、配置模块送来的所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b生成脉宽调制控制信号；

其中，所述配置模块包括：

修正单元，用于修正所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式；

协调因子计算单元，用于根据修正后的所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式和所述使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消的原则计算协调因子的值；

配置执行单元，用于根据所述协调因子计算单元计算出的所述协调因子的值配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b。

在第一种可能的实施方式中，所述谐波注入模块中，在逆变器输出中等效注入一谐波分量的一种实现方式为：在调制波中加入一谐波分量。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述逆变器为三相三电平逆变器；

修正后的所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式为：

V_com|svpwm＝N₁λT₁V_dc+N₂(1-λ)T₁V_dc+N₃T₃V_dc

其中V_com|svpwm为所述逆变器输出的瞬时共模电压分量，λ为协调因子，N₁为所述第一冗余小矢量的共模贡献参数，N₂为所述第二冗余小矢量的共模贡献参数，N₃为所述第三空间矢量的共模贡献参数，V_dc为直流母线电压；

所述协调因子计算单元根据修正后的所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式和所述使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消的原则计算协调因子的值的具体方式为：

所述等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量V_com|spwm的计算公式为：

$V_{\mathrm{com}|\mathrm{spwm}}=\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T$

其中n为谐波次数，m为调制比，b为谐波分量与基波的比例，V_dc为直流母线电压，根据V_com|svpwm+V_com|spwm＝0计算出协调因子λ的值；

所述配置执行单元根据所述协调因子计算单元计算出的所述协调因子λ的值配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b的具体方式为：T_a＝T₁*λ，T_b＝T₁*(1-λ)。

结合第二方面，在第三种可能的实施方式中，所述注入到逆变器输出的谐波次数优选为3次谐波。

本发明实施例通过配置冗余小矢量的作用时间使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，进而消除了逆变器输出的瞬时共模电压分量，可以有效地减小逆变器输出中的共模分量，并提高了母线电压利用率，从而提高了系统效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种空间矢量脉宽调制方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种三相三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法的流程图；

图3是三电平矢量空间的α-β映射平面的示意图；

图4是本发明实施例三提供的一种空间矢量脉宽调制装置的结构示意图；

图5是三相三电平逆变器中图4所示实施例三中的配置模块的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，是本发明实施例一提供的一种空间矢量脉宽调制方法的流程图，包括：

S100、在逆变器输出中等效注入一谐波分量。其实现方式可以为：在调制波中加入一谐波分量。

S101、计算合成逆变器输出电压空间矢量的各空间矢量的作用时间，包括：第一空间矢量的作用时间T₁、第二空间矢量的作用时间T₂及第三空间矢量的作用时间T₃，其中，第一空间矢量包括互为冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量。

其中，在三相三电平逆变器和三相两电平逆变器中，逆变器输出电压空间矢量由三个空间矢量合成，在三相多电平逆变器中逆变器输出电压空间矢量由三个以上空间矢量合成。

S102、配置第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b，以使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b满足：T_a+T_b＝T₁。

其中，对差模信号来说互为冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量的作用效果相同，而对于共模信号，配置第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b可以改变输出共模信号的大小。

S103、根据各空间矢量的作用时间、第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b生成脉宽调制控制信号。

其中，各空间矢量的作用时间、第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b分别除以脉冲周期可以得到各开关管SVPWM脉宽调制驱动信号的占空比，控制芯片可以据此输出PWM(Pluse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制信号。

本发明实施例通过配置冗余小矢量的作用时间使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，从而消除逆变器输出的瞬时共模电压分量，不仅可以减小输出的共模分量而且不会导致直流母线电压利用率降低和谐波含量增加。

请参见图2，是本发明实施例二提供的一种三相三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法的流程图，包括：

S200、调制波中加入3次谐波。等效注入到逆变器输出的谐波分量优选的谐波次数为3次谐波。调制波加入谐波分量后的余弦曲线为：V_a＝mcosθ-bmcos(nθ)，其中，n为谐波次数；V_dc为直流母线电压；m为调制比，取值范围为0-1.1547；b为比例因子，表示谐波分量信号与基波的比例。本实施例中采用3次谐波，则余弦曲线为：V_a＝mcosθ-bmcos(3θ)。

S201、PWM中断触发SVPWM调制开始，取参考输出电压空间矢量V^*。

本实施例的空间矢量脉宽调制方法可以由单片机或DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)编程实现，当一个控制周期到时PWM中断触发SVPWM调制开始。

S202、选取合成参考输出电压空间矢量V^*的三个空间矢量。

如图3所示三电平矢量空间的α-β映射平面的示意图，空间矢量从α轴起逆时针旋转划分为6个扇区，每个扇区又划分为6个三角形的小区间。在α-β映射平面上，三电平变换器27组开关状态所对应的基本矢量如图3所示，图3中标出了不同开关状态组合和基本矢量的对应关系，其中P、O、N分别表示三相输出的开关状态为正、零、负。整个三电平空间基本矢量包含6个长矢量(PNN、PPN、NPN、NPP、NNP、PNP)、6个中矢量(PON、OPN、NPO、NOP、ONP、PNO)、12个冗余小矢量(POO、ONN、PPO、OON、OPO、NON、OPP、NOO、OOP、NNO、POP、ONO)、3个零矢量(PPP、OOO、NNN)。其中，6个长矢量和6个中矢量与其在α-β映射平面上的映射矢量是一一对应的关系，因此可以用相应的映射基本矢量来表示这些基本矢量。而一个映射冗余小矢量对应于两个冗余小矢量，例如ONN和POO在α-β映射平面上表现为一个映射冗余小矢量。

为了减少逆变器输出电压的谐波，采用最近三矢量方法选择合成参考输出电压空间矢量V^*的三个空间矢量，即合成参考输出电压空间矢量V^*的三个空间矢量应选择V^*所在区域的三角形的3个顶点上的矢量。以第一扇区为例，V^*在区间1或2中，选取与其相邻的3个顶点的空间矢量进行合成，其中，区间1与2的区别在于选取的起始冗余小矢量不同，当V^*在区间1时，起始冗余小矢量为ONN或POO；当V^*在区间2时，起始冗余小矢量为OON或PPO。

S203、计算合成V^*的第一空间矢量的作用时间T₁、第二空间矢量的作用时间T₂及第三空间矢量的作用时间T₃，其中，第一空间矢量包括互为冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量。

其中，根据步骤S202，当V^*在第一扇区时，合成V^*的矢量包括：POO(ONN)、ONN(PPO)、OOO(PPP、NNN)。若V^*在区间1时，则第一空间矢量的第一冗余小矢量为POO，第二冗余小矢量为ONN；若V^*在区间2时，第一空间矢量的第一冗余小矢量为OON，第二冗余小矢量为PPO。

以区间1为例，矢量POO(ONN)作用时间为T₁，OOO作用时间为T₂，ONN作用时间为T₃，计算T₁、T₂、T₃的公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\→}{V}}_{\mathrm{POO}\left(\mathrm{ONN}\right)}{T}_1+{\stackrel{\→}{V}}_{\mathrm{OOO}}{T}_2+{\stackrel{\→}{V}}_{\mathrm{OON}}{T}_3=\stackrel{\→}{V}*T\\ T_1+T_2+T_3=T\end{array}\right.$

S204、引入协调因子修正逆变器输出的瞬时共模电压分量V_com|svpwm的计算公式。

修正后的逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式为：

V_com|svpwm＝N₁λT₁V_dc+N₂(1-λ)T₁V_dc+N₃T₃V_dc

其中V_com|svpwm为逆变器输出的瞬时共模电压分量，λ为协调因子，N₁为第一冗余小矢量的共模贡献参数，N₂为第二冗余小矢量的共模贡献参数，N₃为第三空间矢量的共模贡献参数，V_dc为直流母线电压。其中，共模贡献参数为不同的空间矢量对输出共模信号的影响，在三相三电平逆变器中N₁为1/6，N₂为-1/3，N₃为-1/6，因此上述修正后的逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式为：

$V_{\mathrm{com}|\mathrm{svpwm}}=\frac{1}{6}\mathrm{\λ}{T}_1{V}_{\mathrm{dc}}+(-\frac{1}{3})(1-\mathrm{\λ})T_1{V}_{\mathrm{dc}}+(-\frac{1}{6})T_3{V}_{\mathrm{dc}}$

通过配置λ的值，调整冗余小矢量的比例关系可以改变逆变器输出的瞬时共模电压分量值，使之与等效注入的特定谐波相互抵消。

S205、计算等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量V_com|spwm。

根据步骤S200三相余弦曲线(每相相角差120度)波形公式可以表示为：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_a=[m\cos \mathrm{\θ}-\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)]\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T\\ V_b=[m\cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})-\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)]\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T\\ V_c=[m\cos (\mathrm{\θ}-\frac{4}{3}\mathrm{\π})-\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)]\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T\end{array}\right.$

其从三相余弦曲线波形公式中可以看出，bmcos(3θ)是V_a、V_b、V_c三相共有的，因此谐波分量信号的共模分量在实际应用中，优选采用三次谐波，因为若加的谐波次数太低，会导致直流母线电压的利用率降低，若加的谐波次数太高，会导致共模电压增大。

S206、根据逆变器输出的瞬时共模电压分量与所述谐波的瞬时共模电压分量相互抵消计算协调因子λ的值。

令V_com|spwm+V_com|svpwm＝0可计算出一个λ的值，使得逆变器输出的瞬时共模电压分量值与等效注入的特定谐波相互抵消。即由

$\frac{1}{6}\mathrm{\λ}{T}_1{V}_{\mathrm{dc}}+(-\frac{1}{3})(1-\mathrm{\λ})T_1{V}_{\mathrm{dc}}+(-\frac{1}{6})T_3{V}_{\mathrm{dc}}+\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T=0$

得出：

$\mathrm{\λ}=\frac{\frac{1}{6}{T}_3-\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)\frac{1}{2}T}{\frac{1}{2}{T}_1}$

S207、根据协调因子的值配置第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b，具体为：T_a＝T₁*λ，T_b＝T₁*(1-λ)。

第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b满足：T_a+T_b＝T₁，根据λ值即可得出POO作用时间T_a＝T₁*λ、ONN作用时间T_b＝T₁*(1-λ)。

S208、根据各空间矢量的作用时间、第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b生成脉宽调制控制信号。具体方法参考步骤S103。

本发明实施例的空间矢量脉宽调制方法适用于三相I型三电平逆变器，三相T型三电平逆变器，本发明的方法也可适用于三相两电平逆变器，三相多电平逆变器。在三相两电平逆变器和三相多电平逆变器的应用中选取空间矢量，计算逆变器输出的瞬时共模电压分量等步骤根据具体的应用做相应调整，但具体方法都不脱离本发明的思想。

本实施例以本发明在三相三电平逆变器中的具体应用为例说明本发明的具体实施方式，本发明的思想也可应用于三相两电平逆变器和三相多电平逆变器。在三相三电平逆变器中通过配置冗余小矢量的作用时间使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的三次谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，进而消除了逆变器输出的瞬时共模电压分量。本实施例可以有效地减小逆变器输出中的共模分量，并提高了母线电压利用率，从而提高了系统效率，而且控制方法简单、灵活，无需增加额外的硬件电路。

请参考图4，图4是本发明实施例三提供的一种空间矢量脉宽调制装置的结构示意图，该装置包括：

谐波注入模块300，用于在逆变器输出中等效注入一谐波分量。其实现方式可以为：在调制波中加入一谐波分量。

计算模块301，用于计算合成逆变器输出电压空间矢量的各空间矢量的作用时间，包括：第一空间矢量的作用时间T₁、第二空间矢量的作用时间T₂及第三空间矢量的作用时间T₃，其中，第一空间矢量包括互为冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量。

其中，在三相三电平逆变器和三相两电平逆变器中，逆变器输出电压空间矢量由三个空间矢量合成，在三相多电平逆变器中逆变器输出电压空间矢量由三个以上空间矢量合成。

在三相三电平逆变器中的应用中，计算模块工作过程参考实施例二步骤S202、S203在此不再一一赘述。

配置模块302，用于配置第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b，以使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，从而消除逆变器输出的瞬时共模电压分量，第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b满足：T_a+T_b＝T₁。

其中，对差模信号来说互为冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量的作用效果相同，而对于共模信号，配置第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b可以改变输出共模信号的大小。

在三相三电平逆变器中的应用中，配置模块302工作过程参考实施例二步骤S204、S205、S206、S207在此不再一一赘述。

脉冲生成模块303，用于根据计算模块送来的各空间矢量的作用时间、配置模块送来的第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b生成脉宽调制控制信号。

其中，各空间矢量的作用时间、第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b分别除以脉冲周期可以得到各开关管SVPWM脉宽调制驱动信号占空比，控制芯片可以据此输出PWM控制信号。

本装置适用于三相I型三电平逆变器、三相T型三电平逆变器、三相两电平逆变器和三相多电平逆变器。图5给出了本装置应用于三相I型三电平逆变器时配置模块的具体结构示意图，包括：

修正单元3021，用于修正逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式，修正后的逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式为：

V_com|svpwm＝N₁λT₁V_dc+N₂(1-λ)T₁V_dc+N₃T₃V_dc

其中V_com|svpwm为逆变器输出的瞬时共模电压分量，λ为协调因子，N₁为第一冗余小矢量的共模贡献参数，N₂为第二冗余小矢量的共模贡献参数，N₃为第三空间矢量的共模贡献参数，V_dc为直流母线电压。

协调因子计算单元3022，用于根据修正单元3021修正后的所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式和使逆变器输出的瞬时共模电压分量与所述谐波的瞬时共模电压分量相互抵消的原则计算协调因子的值，具体为：

等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量V_com|spwm的计算公式为：

$V_{\mathrm{com}|\mathrm{spwm}}=\mathrm{bm}\cos \left(\mathrm{n\θ}\right)\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T$

其中n为谐波次数，m为调制比，b为谐波分量与基波的比例，V_dc为直流母线电压，根据V_com|svpwm+V_com|spwm＝0计算出所述协调因子λ的值。

其中谐波次数为3次谐波，V_com|spwm推导过程为：

等效注入到逆变器输出的谐波分量优选的谐波次数为3次谐波，具体实现方式为在调制波中加入一谐波分量，具体为：调制波余弦曲线为：V_a＝mcosθ-bmcos(3θ)，则三相余弦曲线(每相相角差120度)波形公式可以表示为：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_a=[m\cos \mathrm{\θ}-\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)]\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T\\ V_b=[m\cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})-\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)]\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T\\ V_c=[m\cos (\mathrm{\θ}-\frac{4}{3}\mathrm{\π})-\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)]\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T\end{array}\right.$

其中，V_dc为直流母线电压；m为调制比，取值范围为0-1.1547；b为比例因子，表示谐波分量信号与基波的比例。从三相余弦曲线波形公式中可以看出，bmcos(3θ)是V_a、V_b、V_c三相共有的，因此谐波分量信号的共模分量 $V_{\mathrm{com}|\mathrm{spwm}}=\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T,$ 则根据：

$\frac{1}{6}\mathrm{\λ}{T}_1{V}_{\mathrm{dc}}+(-\frac{1}{3})(1-\mathrm{\λ})T_1{V}_{\mathrm{dc}}+(-\frac{1}{6})T_3{V}_{\mathrm{dc}}+\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T=0$

可推导出：

$\mathrm{\λ}=\frac{\frac{1}{6}{T}_3-\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)\frac{1}{2}T}{\frac{1}{2}{T}_1}$

配置执行单元3023，用于根据协调因子计算单元3022计算出的协调因子λ的值配置第一冗余小矢量的作用时间T_a和第二冗余小矢量的作用时间T_b，具体为：T_a＝T₁*λ，T_b＝T₁*(1-λ)。

本发明实施例通过配置冗余小矢量的作用时间使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，进而消除了逆变器输出的瞬时共模电压分量，可以有效地减小逆变器输出中的共模分量，并提高了母线电压利用率，从而提高了系统效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种空间矢量脉宽调制方法，其特征在于，包括：

在逆变器输出中等效注入一谐波分量；

计算合成逆变器输出电压空间矢量的各空间矢量的作用时间，包括：第一空间矢量的作用时间T₁、第二空间矢量的作用时间T₂及第三空间矢量的作用时间T₃，其中，所述第一空间矢量包括互为冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量；

配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b，以使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b满足：T_a+T_b＝T₁；

根据所述各空间矢量的作用时间、所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b生成脉宽调制控制信号；

其中，所述配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b包括：

修正所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式；

根据所述使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消的原则计算协调因子的值；

根据所述协调因子的值配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在逆变器输出中等效注入一谐波分量的实现方式为：在调制波中加入一谐波分量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述逆变器为三相三电平逆变器，所述第二空间矢量为零空间矢量；

修正后的所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式为：

V_com|svpwm＝N₁λT₁V_dc+N₂(1-λ)T₁V_dc+N₃T₃V_dc

其中V_com|svpwm为所述逆变器输出的瞬时共模电压分量，λ为协调因子，N₁为所述第一冗余小矢量的共模贡献参数，N₂为所述第二冗余小矢量的共模贡献参数，N₃为所述第三空间矢量的共模贡献参数，V_dc为直流母线电压；

所述根据所述使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消的原则计算协调因子的值的具体方式为：

所述等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量V_com|spwm的计算公式为：

$V_{\mathrm{com}|\mathrm{spwm}}=\mathrm{bm}\cos \left(\mathrm{n\θ}\right)\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T$

其中n为谐波次数，m为调制比，b为谐波分量与基波的比例，V_dc为直流母线电压，根据V_com|svpwm+V_com|spwm＝0计算出协调因子λ的值；

所述根据所述协调因子λ的值配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b的具体方式为：T_a＝T₁*λ，T_b＝T₁*(1-λ)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等效注入到逆变器输出的谐波为3次谐波。

5.一种空间矢量脉宽调制装置，其特征在于，包括：

谐波注入模块，用于在逆变器输出中等效注入一谐波分量；

计算模块，用于计算合成逆变器输出电压空间矢量的各空间矢量的作用时间，包括：第一空间矢量的作用时间T₁、第二空间矢量的作用时间T₂及第三空间矢量的作用时间T₃，其中，所述第一空间矢量包括互为冗余的第一冗余小矢量及第二冗余小矢量；

配置模块，用于接收计算模块的第一空间矢量的作用时间T₁，并配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b，以使逆变器输出的瞬时共模电压分量与谐波注入模块中等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消，所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b满足：T_a+T_b＝T₁；

脉冲生成模块，用于根据计算模块送来的所述各空间矢量的作用时间、配置模块送来的所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b生成脉宽调制控制信号；

其中，所述配置模块包括：

修正单元，用于修正所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式；

协调因子计算单元，用于根据修正后的所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式和所述使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消的原则计算协调因子的值；

配置执行单元，用于根据所述协调因子计算单元计算出的所述协调因子的值配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述谐波注入模块中，在逆变器输出中等效注入一谐波分量的实现方式为：在调制波中加入一谐波分量。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述逆变器为三相三电平逆变器，所述第二空间矢量为零空间矢量；

修正后的所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式为：

V_com|svpwm＝N₁λT₁V_dc+N₂(1-λ)T₁V_dc+N₃T₃V_dc

其中V_com|svpwm为所述逆变器输出的瞬时共模电压分量，λ为协调因子，N₁为所述第一冗余小矢量的共模贡献参数，N₂为所述第二冗余小矢量的共模贡献参数，N₃为所述第三空间矢量的共模贡献参数，V_dc为直流母线电压；

所述协调因子计算单元根据修正后的所述逆变器输出的瞬时共模电压分量的计算公式和所述使逆变器输出的瞬时共模电压分量与等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量相互抵消的原则计算协调因子的值的具体方式为：

所述等效注入到逆变器输出的谐波分量的瞬时共模电压分量V_com|spwm的计算公式为：

$V_{\mathrm{com}|\mathrm{spwm}}=\mathrm{bm}\cos \left(3\mathrm{\θ}\right)\frac{1}{2}{V}_{\mathrm{dc}}T$

其中n为谐波次数，m为调制比，b为谐波分量与基波的比例，V_dc为直流母线电压，根据V_com|svpwm+V_com|spwm＝0计算出协调因子λ的值；

所述配置执行单元根据所述协调因子计算单元计算出的所述协调因子λ的值配置所述第一冗余小矢量的作用时间T_a和所述第二冗余小矢量的作用时间T_b的具体方式为：T_a＝T₁*λ，T_b＝T₁*(1-λ)。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述等效注入到逆变器输出的谐波为3次谐波。