CN103107761A - 基于四相五线拓扑的三维svpwm方法 - Google Patents

Abstract

基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法，属于电机控制领域，本发明为解决传统的基于四相四线SVPWM方法由于不能对输出电压中的零序分量独立控制，故无法输出四相对称正弦电压的问题。本发明方法包括以下步骤：步骤一、进行SVPWM调制的四相五线拓扑中的10个功率开关管共有32种开关状态，获取32个电压空间矢量；步骤二、判断参考电压空间矢量的位置，根据参考电压空间矢量的位置来选择三个非零电压空间矢量及两个零矢量作为作用矢量；步骤三、计算所述作用矢量的作用时间；步骤四、根据作用矢量及作用时间，采用对称调制模式输出桥臂开关信号，实现SVPWM调制。

Description

基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法

技术领域

本发明涉及基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法，属于电机控制领域。 

背景技术

相比于传统的三相电机，多相电机具有功率密度高、转矩波动小、容错能力强，以及能实现低压大功率传动等优点，正受到越来越广泛的关注。传统三相电机的控制方法可以扩展至多相电机。 

电机控制中，PWM方法具有主电路结构简单，输出电压波形接近正弦波等优点，因此获得了较为普遍的应用。常用的PWM方法有正弦波脉宽调制(SPWM)、电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)和电压空间矢量PWM(SVPWM)。其中，SVPWM方法具有易于数字实现，直流母线利用率高以及桥臂开关频率固定等优点，因而在电机控制中占据很大的优势地位。在电机中，忽略定子电阻时，则定子合成电压与合成磁链空间矢量的关系为 以四相电机为例，当电机由四相对称正弦电压供电时，合成的定子磁链幅值恒定，且以同步转速旋转。SVPWM方法正是通过电压空间矢量的作用，为电机提供对称的正弦相电压，从而达到在定子侧合成旋转磁链的目的。 

多相电机由于相数的增加，相与相之间参数不对称的可能性增大。当电机相与相之间参数不对称，即逆变器工作在不平衡负载情况下时，传统的基于四相四线SVPWM方法由于不能对输出电压中的零序分量独立控制，故无法输出四相对称正弦电压。 

发明内容

本发明目的是为了解决传统的基于四相四线SVPWM方法由于不能对输出电压中的零序分量独立控制，故无法输出四相对称正弦电压的问题，提供了一种基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法。 

本发明所述基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法，所述四相五线拓扑中由10个功率开关管构成五个桥臂，其中：A相、B相、C相和D相桥臂的中点分别接电机的输入端，E相桥臂的中点直接接至电机负载的中性点n， 

该方法包括以下步骤： 

步骤一、进行SVPWM调制的四相五线拓扑中的10个功率开关管共有32种开关状态，计算所述32种开关状态对应的电压空间矢量，获取32个电压空间矢量； 

步骤二、判断参考电压空间矢量的位置，根据参考电压空间矢量的位置来选择三个非 零电压空间矢量及两个零矢量作为作用矢量，所述三个非零电压空间矢量及两个零矢量取自32个电压空间矢量； 

步骤三、计算所述作用矢量的作用时间； 

步骤四、根据作用矢量及作用时间，采用对称调制模式输出桥臂开关信号，实现SVPWM调制。 

本发明的优点：本发明提出基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法。四相五线逆变器能对负载中性点的电位进行独立控制，增加了控制的自由度。基于该拓扑的三维SVPWM方法能够在负载不平衡的情况下输出四相对称正弦电压，从而提高电机的控制性能。 

附图说明

图1是本发明所述基于四相五线拓扑结构示意图； 

图2是32个电压空间矢量在αβ平面上的投影示意图； 

图3至图6具体实施例中第1个三棱柱内可选择的四种作用矢量组合示意图； 

图7是一个PWM周期内对称调制模式下桥臂开关信号波形图； 

图8是本发明所述基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法的流程图。 

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法，所述四相五线拓扑中由10个功率开关管构成五个桥臂，其中：A相、B相、C相和D相桥臂的中点分别接电机的输入端，E相桥臂的中点直接接至电机负载的中性点n， 

该方法包括以下步骤： 

步骤一、进行SVPWM调制的四相五线拓扑中的10个功率开关管共有32种开关状态，计算所述32种开关状态对应的电压空间矢量，获取32个电压空间矢量； 

步骤二、判断参考电压空间矢量的位置，根据参考电压空间矢量的位置来选择三个非零电压空间矢量及两个零矢量作为作用矢量，所述三个非零电压空间矢量及两个零矢量取自32个电压空间矢量； 

步骤三、计算所述作用矢量的作用时间； 

步骤四、根据作用矢量及作用时间，采用对称调制模式输出桥臂开关信号，实现SVPWM调制。 

四相五线拓扑逆变器中，增加的一相桥臂输出接至负载的中性点，从而实现对逆变器 输出相电压中的零序分量独立控制的目的，解决了传统SVPWM方法在负载不平衡条件下失效的问题。提高了电机的控制效果。 

具体实施方式二：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，步骤一中获取32个电压空间矢量V_k，k＝0，1，2，...，31的过程为： 

所述四相五线拓扑中由10个功率开关管构成五个桥臂，每个桥臂的开关函数为S_i，i＝A，B，C，D，E，第i个桥臂的上桥臂导通，记S_i＝1，第i个桥臂的下桥臂导通，记S_i＝0； 

开关函数按[S_E，S_A，S_B，S_C，S_D]的顺序排列，用[S_E，S_A，S_B，S_C，S_D]构成的二进制码S_ES_AS_BS_CS_D对应的十进制数值k表示开关状态，k＝0，1，2，...，31， 

根据公式 

$V_k=\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\α}-k}\\ V_{\mathrm{\β}-k}\\ V_{z-k}\end{array}\right]=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& \cos \mathrm{\α}& \cos 2\mathrm{\α}& \cos 3\mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \sin 2\mathrm{\α}& \sin 3\mathrm{\α}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{An}-k}\\ V_{\mathrm{Bn}-k}\\ V_{\mathrm{Cn}-k}\\ V_{\mathrm{Dn}-k}\end{array}\right]$

得到每一个开关状态k对应的电压空间矢量V_k， 

式中：V_α-k为V_k在αβz空间中的α轴投影， 

V_β-k为V_k在αβz空间中的β轴投影， 

V_z-k为V_z在αβz空间中的z轴投影， 

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\π}}{2},$

$\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{An}-k}\\ V_{\mathrm{Bn}-k}\\ V_{\mathrm{Cn}-k}\\ V_{\mathrm{Dn}-k}\end{array}\right]$ 为第k个开关状态下输出的一组相电压。 

图1所示的四相五线逆变器拓扑中，E相桥臂的中点接至负载的中性点。该拓扑具有四维的控制自由度，可以对输出相电压中的零序分量独立控制，解决了传统的基于四相四线拓扑的SVPWM方法在负载不平衡的情况下无法输出四相对称正弦电压的问题。 

定义开关函数为S_i，某一相桥臂上桥臂导通，该桥臂开关函数S_i值为“1”，下桥臂导通，S_i值为“0”。电机负载中性点为n，参考点为z，则电机某相相对于n点的电压称为相电压，相对于z点的电压称为极电压。 则极电压的计算公式如下： 

$V_{\mathrm{iz}}=(2S_i-1)*\frac{V_d}{2}$

式中，V_d——直流母线电压；i＝A，B，C，D，E. 

z点是为了分析方便而虚拟的参考点，实际应用中并不存在。定义某相桥臂中点相对于负载中性点n的电压为相电压，则相电压的计算公式如下： 

V_in＝V_iz-V_zn

式中，V_zn＝V_Fz。 

四相五线拓扑共有2⁵＝32种开关状态，将开关函数按[S_E，S_A，S_B，S_C，S_D]排序，则逆变器每一开关状态组成的[S_E，S_A，S_B，S_C，S_D]序列对应一个二进制数，本发明采用该二进制数对应的十进制数的值来表示每一开关状态。32种开关状态对应αβ空间内的电压空间矢量分布如图2所示。 

具体实施方式三：下面结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式对实施方式一、二或三作进一步说明，步骤二中参考电压空间矢量的位置判断及作用矢量的选择过程为： 

记参考电压空间矢量 $V_{\mathrm{ref}}=\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\α}}^r\\ V_{\mathrm{\β}}^r\\ V_z^r\end{array}\right],$

步骤21、依据电压空间矢量在αβ平面上的投影，32个电压空间矢量将αβz空间划分为八个三棱柱： 

电压空间矢量在αβ平面上的投影构成八边形，该八边形的圆心角为θ， 

定义θ＝[0，π/4)范围内的三棱柱为第1个三棱柱； 

θ＝[π/4，π/2)范围内的三棱柱为第2个三棱柱； 

θ＝[π/2，3π/2)范围内的三棱柱为第3个三棱柱； 

θ＝[3π/2，π)范围内的三棱柱为第4个三棱柱； 

θ＝[π，5π/4)范围内的三棱柱为第5个三棱柱； 

θ＝[5π/4，3π/2)范围内的三棱柱为第6个三棱柱； 

θ＝[3π/2，7π/4)范围内的三棱柱为第7个三棱柱； 

θ＝[7π/4，2π)范围内的三棱柱为第8个三棱柱； 

步骤22、构造扇区判断函数S： 

S＝sign(U₀)+2sign(U₁)+4sign(U₂)+4sign(U₃)， 

式中U₀、U₁、U₂和U₃为中间变量，且按 $\left\{\begin{array}{c}{U}_0=V_{\mathrm{\α}}^r\\ U_1=V_{\mathrm{\β}}^r\\ U_2=V_{\mathrm{\α}}^r+V_{\mathrm{\β}}^r\\ U_3=V_{\mathrm{\α}}^r-V_{\mathrm{\β}}^r\end{array}\right.$ 获取； 

步骤23、根据扇区判断函数S确定参考电压空间矢量V_ref位于哪个三棱柱中，判断规则： 

当S＝11，确定参考电压空间矢量V_ref位于第1个三棱柱中； 

当S＝7，确定参考电压空间矢量V_ref位于第2个三棱柱中； 

当S＝6，确定参考电压空间矢量V_ref位于第3个三棱柱中； 

当S＝2，确定参考电压空间矢量V_ref位于第4个三棱柱中； 

当S＝0，确定参考电压空间矢量V_ref位于第5个三棱柱中； 

当S＝4，确定参考电压空间矢量V_ref位于第6个三棱柱中； 

当S＝5，确定参考电压空间矢量V_ref位于第7个三棱柱中； 

当S＝9，确定参考电压空间矢量V_ref位于第8个三棱柱中； 

步骤24、参考电压空间矢量V_ref对应的相电压为： 

$\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{An}-\mathrm{vref}}\\ V_{\mathrm{Bn}-\mathrm{vref}}\\ V_{\mathrm{Cn}-\mathrm{vref}}\\ V_{\mathrm{Dn}-\mathrm{vref}}\end{array}\right]=2\left[\begin{array}{cccc}1& 0& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\\ \cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}& \frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ \cos 2\mathrm{\α}& \sin 2\mathrm{\α}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\\ \cos 3\mathrm{\α}& \sin 3\mathrm{\α}& \frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\α}}^r\\ V_{\mathrm{\β}}^r\\ V_z^r\\ 0\end{array}\right]$

根据参考电压空间矢量V_ref对应相电压的正负来判断其位于三棱柱的具体位置； 

步骤25、根据参考电压空间矢量V_ref的具体位置从32个电压空间矢量V_k中选择三个非零矢量x₁、x₂和x₃，以及零矢量V₀，V₃₁作为作用矢量；所述作用矢量对应的作用时 间依次为y₁、y₂、y₃、t₀和t₃₁。 

四相电机控制中，期望的输出电压为四相对称正弦电压，此时V_z值为零。为使本发明提出的方法更具普遍性，下面以V_ref的零序分量为任意值说明本发明提出方法的实施方式。32个电压空间矢量在αβ平面上的投影如图2所示。依据电压空间矢量在αβ平面上的投影分布，可以将αβz空间内的电压空间矢量的分布划分为8个三棱柱。作用矢量选择的过程为：首先判断V_ref位于αβz空间的哪个三棱柱内，进而根据V_ref在三棱柱中的位置选择作用矢量。 

判断V_ref在αβ平面上的投影位于哪个扇区，即可确定V_ref在αβz空间中位于哪个三棱柱。 

定义如下中间变量： 

$\left\{\begin{array}{c}{U}_0=V_{\mathrm{\α}}^r\\ U_1=V_{\mathrm{\β}}^r\\ U_2=V_{\mathrm{\α}}^r+V_{\mathrm{\β}}^r\\ U_3=V_{\mathrm{\α}}^r-V_{\mathrm{\β}}^r\end{array}\right.$

构造扇区判断函数： 

S＝sign(U₀)+2sign(U₁)+4sign(U₂)+4sign(U₃) 

符号函数sign(x)的定义如下： 

$\mathrm{sign}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{c}1(x\&GreaterEqual;0)\\ 0(x<0)\end{array}\right.$

依据计算得到扇区函数的值即可判断V_ref所处的三棱柱的编号。 

下面以V_ref位于αβz空间内的第1个三棱柱为例，说明作用矢量的选取方法。第1个三棱柱内，作用矢量的选取有四种组合，如图3至图6所示。每一组合包括三个非零电压空间矢量及两个零矢量。每一组合包含的三个非零电压空间矢量在空间上构成一个四面体。当V_ref位于某一组合对应的四面体内时，选择该组合包含的电压空间矢量作为作用矢量。V_ref在三棱柱内的位置可通过其对应的相电压的极性进行判断，详见列于表1。V_ref对应相电压可由下式计算得到： 

$\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{An}-\mathrm{vref}}\\ V_{\mathrm{Bn}-\mathrm{vref}}\\ V_{\mathrm{Cn}-\mathrm{vref}}\\ V_{\mathrm{Dn}-\mathrm{vref}}\end{array}\right]=2\left[\begin{array}{cccc}1& 0& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\\ \cos \mathrm{\&alpha;}& \sin \mathrm{\&alpha;}& \frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ \cos 2\mathrm{\&alpha;}& \sin 2\mathrm{\&alpha;}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\\ \cos 3\mathrm{\&alpha;}& \sin 3\mathrm{\&alpha;}& \frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\&alpha;}}^r\\ V_{\mathrm{\&beta;}}^r\\ V_z^r\\ 0\end{array}\right].$

具体实施方式四：本实施方式对实施方式三作进一步说明，步骤25中作用时间y₁、y₂、y₃、t₀和t₃₁的获取过程为： 

步骤a、根据方式程组 

$V_{\mathrm{ref}}{T}_S=\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\&alpha;}}^r\\ V_{\mathrm{\&beta;}}^r\\ V_z^r\end{array}\right]T_S=\left[\begin{array}{ccc}{x}_1& x_2& x_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\hat{y}}_1\\ {\hat{y}}_2\\ {\hat{y}}_3\end{array}\right]$

获取作用时间估算值

和

式中：T_S为PWM周期， 

步骤b、判断t_sum＞T_S是否成立，其中t_sum为三个非零矢量总作用时间，且按下式获取： $t_{\mathrm{sum}}=\widehat{y_1}+\widehat{y_2}+\widehat{y_3},$

判断结果成立，则执行步骤c；判断结果不成立，则执行步骤d； 

步骤c、 $y_1=\frac{\widehat{y_1}}{t_{\mathrm{sum}}}{T}_S,$ $y_2=\frac{\widehat{y_2}}{t_{\mathrm{sum}}}{T}_S,$ $y_3=\frac{\widehat{y_3}}{t_{\mathrm{sum}}}{T}_S,$ t₀＝t₃₁＝0； 

步骤d、 $y_1=\widehat{y_1},$ $y_2=\widehat{y_2},$ $y_3=\widehat{y_3},$ $t_0=t_{31}=\frac{T_S-t_{\mathrm{sum}}}{2}.$

给出一个具体实施例： 

以V_ref位于第1个三棱柱内的第1个四面体为例，说明作用矢量作用时间的计算方法。 

当V_ref位于第1个三棱柱内的第1个四面体时，选择非零矢量V₉，V₁₃，V₁₅及零矢量V₀，V₃₁作为作用矢量。即：x₁＝V₉，x₂＝V₁₃，x₃＝V₁₅，非零作用矢量的作用时间通过求解如下方程得到： 

$V_{\mathrm{ref}}{T}_S=\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\&alpha;}}^r\\ V_{\mathrm{\&beta;}}^r\\ V_z^r\end{array}\right]T_S=\left[\begin{array}{ccc}{V}_9& V_{13}& V_{15}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\widehat{t_9}\\ \widehat{t_{13}}\\ \widehat{t_{15}}\end{array}\right],$

当t_sum＞T_S时，SVPWM算法工作在过调制区。该区域内，零矢量的作用时间t₀＝t₃₁＝0，同时将计算得到的作用矢量的作用时间标准化后再输出，

以最大程度减少输出相电压波形的畸变。即y₁＝t₉，y₂＝t₁₃，y₃＝t₁₅。 

当t_sum≤t_s时，SVPWM算法工作在线性调制区。该区域内，零矢量的作用时间为 三个非零作用矢量的作用时间结果不做改变，直接用于产生桥臂开关信号。 

具体实施方式五：下面结合图7说明本实施方式，本实施方式对实施方式一、二、三或四作进一步说明，所述步骤四中根据作用矢量及作用时间，采用对称调制模式输出桥臂开关信号的规则：把一个作用矢量的作用时间一分为二，开关状态对称排布，同时以一个PWM周期内开关次数最少为目标，调整作用矢量的发送顺序，得到每一相桥臂的开关波形， 

V_ref位置的不同，选择的作用矢量不同，每一PWM周期内作用矢量的发送顺序随之变化。V_ref位于空间不同位置时，采用对称调制模式，作用矢量的发送顺序列于表1。该调制模式下，某一PWM周期各相桥臂的开关信号如图7所示。输出对称调制可以改善相电压波形，使电机平稳运行。 

根据作用矢量及作用时间，并采用对称调制模式输出桥臂开关信号，实现SVPWM调制，具体参见表1所示： 

表1 

表1中“判断条件”列中，每行中的三个条件均是“与”的关系。 

Claims (5)

1.基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法，所述四相五线拓扑中由10个功率开关管构成五个桥臂，其中：A相、B相、C相和D相桥臂的中点分别接电机的输入端，E相桥臂的中点直接接至电机负载的中性点n，

其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、进行SVPWM调制的四相五线拓扑中的10个功率开关管共有32种开关状态，计算所述32种开关状态对应的电压空间矢量，获取32个电压空间矢量；

步骤二、判断参考电压空间矢量的位置，根据参考电压空间矢量的位置来选择三个非零电压空间矢量及两个零矢量作为作用矢量，所述三个非零电压空间矢量及两个零矢量取自32个电压空间矢量；

步骤三、计算所述作用矢量的作用时间；

步骤四、根据作用矢量及作用时间，采用对称调制模式输出桥臂开关信号，实现SVPWM调制。

2.根据权利要求1所述基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法，其特征在于，步骤一中获取32个电压空间矢量V_k，k＝0，1，2，...，31的过程为：

所述四相五线拓扑中由10个功率开关管构成五个桥臂，每个桥臂的开关函数为S_i，i＝A，B，C，D，E，第i个桥臂的上桥臂导通，记S_i＝1，第i个桥臂的下桥臂导通，记S_i＝0；

开关函数按[S_E，S_A，S_B，S_C，S_D]的顺序排列，用[S_E，S_A，S_B，S_C，S_A]构成的二进制码S_ES_AS_BS_CS_D对应的十进制数值k表示开关状态，k＝0，1，2，...，31，

根据公式

$V_k=\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\&alpha;}-k}\\ V_{\mathrm{\&beta;}-k}\\ V_{z-k}\end{array}\right]=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& \cos \mathrm{\&alpha;}& \cos 2\mathrm{\&alpha;}& \cos 3\mathrm{\&alpha;}\\ 0& \sin \mathrm{\&alpha;}& \sin 2\mathrm{\&alpha;}& \sin 3\mathrm{\&alpha;}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{An}-k}\\ V_{\mathrm{Bn}-k}\\ V_{\mathrm{Cn}-k}\\ V_{\mathrm{Dn}-k}\end{array}\right]$

得到每一个开关状态k对应的电压空间矢量V_k，

式中：V_α-k为V_k在αβz空间中的α轴投影，

V_β-k为V_k在αβz空间中的β轴投影，

V_z-k为V_k在αβz空间中的z轴投影，

$\mathrm{\&alpha;}=\frac{\mathrm{\&pi;}}{2},$

$\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{An}-k}\\ V_{\mathrm{Bn}-k}\\ V_{\mathrm{Cn}-k}\\ V_{\mathrm{Dn}-k}\end{array}\right]$ 为第k个开关状态下输出的一组相电压。

3.根据权利要求2所述基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法，其特征在于，步骤二中参考电压空间矢量的位置判断及作用矢量的选择过程为：

记参考电压空间矢量 $V_{\mathrm{ref}}=\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\&alpha;}}^r\\ V_{\mathrm{\&beta;}}^r\\ V_z^r\end{array}\right],$

步骤21、依据电压空间矢量在αβ平面上的投影，32个电压空间矢量将αβz空间划分为八个三棱柱：

电压空间矢量在αβ平面上的投影构成八边形，该八边形的圆心角为θ，

定义θ＝[0，π/4)范围内的三棱柱为第1个三棱柱；

θ＝[π/4，π/2)范围内的三棱柱为第2个三棱柱；

θ＝[π/2，3π/2)范围内的三棱柱为第3个三棱柱；

θ＝[3π/2，π)范围内的三棱柱为第4个三棱柱；

θ＝[π，5π/4)范围内的三棱柱为第5个三棱柱；

θ＝[5π/4，3π/2)范围内的三棱柱为第6个三棱柱；

θ＝[3π/2，7π/4)范围内的三棱柱为第7个三棱柱；

θ＝[7π/4，2π)范围内的三棱柱为第8个三棱柱；

步骤22、构造扇区判断函数S：

S＝sign(U₀)+2sign(U₁)+4sign(U₂)+4sign(U₃)，

式中U₀、U₁、U₂和U₃为中间变量，且按 $\left\{\begin{array}{c}{U}_0=V_{\mathrm{\&alpha;}}^r\\ U_1=V_{\mathrm{\&beta;}}^r\\ U_2=V_{\mathrm{\&alpha;}}^r+V_{\mathrm{\&beta;}}^r\\ U_3=V_{\mathrm{\&alpha;}}^r-V_{\mathrm{\&beta;}}^r\end{array}\right.$ 获取；

$\mathrm{sign}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{c}1(x\&GreaterEqual;0)\\ 0(x<0)\end{array}\right.;$

步骤23、根据扇区判断函数S确定参考电压空间矢量V_ref位于哪个三棱柱中，判断规则：

当S＝11，确定参考电压空间矢量V_ref位于第1个三棱柱中；

当S＝7，确定参考电压空间矢量V_ref位于第2个三棱柱中；

当S＝6，确定参考电压空间矢量V_ref位于第3个三棱柱中；

当S＝2，确定参考电压空间矢量V_ref位于第4个三棱柱中；

当S＝0，确定参考电压空间矢量V_ref位于第5个三棱柱中；

当S＝4，确定参考电压空间矢量V_ref位于第6个三棱柱中；

当S＝5，确定参考电压空间矢量V_ref位于第7个三棱柱中；

当S＝9，确定参考电压空间矢量V_ref位于第8个三棱柱中；

步骤24、参考电压空间矢量V_ref对应的相电压为：

$\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{An}-\mathrm{vref}}\\ V_{\mathrm{Bn}-\mathrm{vref}}\\ V_{\mathrm{Cn}-\mathrm{vref}}\\ V_{\mathrm{Dn}-\mathrm{vref}}\end{array}\right]=2\left[\begin{array}{cccc}1& 0& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\\ \cos \mathrm{\&alpha;}& \sin \mathrm{\&alpha;}& \frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ \cos 2\mathrm{\&alpha;}& \sin 2\mathrm{\&alpha;}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\\ \cos 3\mathrm{\&alpha;}& \sin 3\mathrm{\&alpha;}& \frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\&alpha;}}^r\\ V_{\mathrm{\&beta;}}^r\\ V_z^r\\ 0\end{array}\right]$

根据参考电压空间矢量V_ref对应相电压的正负来判断其位于三棱柱的具体位置；

步骤25、根据参考电压空间矢量V_ref的具体位置从32个电压空间矢量V_k中选择三个非零矢量x₁、x₂和x₃，以及零矢量V₀，V₃₁作为作用矢量；所述作用矢量对应的作用时间依次为y₁、y₂、y₃、t₀和t₃₁。

4.根据权利要求3所述基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法，其特征在于，步骤25中作用时间y₁、y₂、y₃、t₀和t₃₁的获取过程为：

步骤a、根据方式程组

$V_{\mathrm{ref}}{T}_S=\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\&alpha;}}^r\\ V_{\mathrm{\&beta;}}^r\\ V_z^r\end{array}\right]T_S=\left[\begin{array}{ccc}{x}_1& x_2& x_3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\hat{y}}_1\\ {\hat{y}}_2\\ {\hat{y}}_3\end{array}\right]$

获取作用时间估算值和式中：T_S为PWM周期，

步骤b、判断t_sum＞T_S是否成立，其中t_sum为三个非零矢量总作用时间，且按下式获取：

$t_{\mathrm{sum}}=\widehat{y_1}+\widehat{y_2}+\widehat{y_3},$

判断结果成立，则执行步骤c；判断结果不成立，则执行步骤d；

步骤c、 $y_1=\frac{\widehat{y_1}}{t_{\mathrm{sum}}}{T}_S,$ $y_2=\frac{\widehat{y_2}}{t_{\mathrm{sum}}}{T}_S,$ $y_3=\frac{\widehat{y_3}}{t_{\mathrm{sum}}}{T}_S,$ t₀＝t₃₁＝0；

步骤d、 $y_1=\widehat{y_1},$ $y_2=\widehat{y_2},$ $y_3=\widehat{y_3},$ $t_0=t_{31}=\frac{T_S-t_{\mathrm{sum}}}{2}.$

5.根据权利要求4所述基于四相五线拓扑的三维SVPWM方法，其特征在于，所述步骤四中根据作用矢量及作用时间，采用对称调制模式输出桥臂开关信号的规则：把一个作用矢量的作用时间一分为二，开关状态对称排布，同时以一个PWM周期内开关次数最少为目标，调整作用矢量的发送顺序，得到每一相桥臂的开关波形，

根据作用矢量及作用时间，并采用对称调制模式输出桥臂开关信号，实现SVPWM调制，具体参见下表所示：

上表中“判断条件”列中，每行中的三个条件均是“与”的关系。

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