CN103457497B - 基于四模态切换的三相逆变器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于四模态切换的三相逆变器控制方法，所述方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现，包括以下步骤：1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态；2)确定两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列；3)根据切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压。本发明的三相逆变器控制方法在输出同样的正弦线电压情况下，与SVPWM控制策略相比，所采用的电路模态数量减少1/3，三相逆变器的功率开关管开关次数减少7/12，从而有效地降低了三相逆变器的开关频率与损耗。

Description

基于四模态切换的三相逆变器控制方法

技术领域

本发明涉及一种三相逆变器的控制方法，尤其是一种基于四模态切换的三相逆变器控制方法。属于电能转换应用领域。

背景技术

三相逆变器作为工业应用中不可或缺的电力电子设备，广泛应用于电力系统、高速列车、电动汽车、大型不间断电源(UPS)、新能源发电等领域。然而，随着三相逆变器功率的增大，以及功率开关管的开关频率的提高，使得功率开关管的开关损耗越来越大，已成为制约高功率密度逆变器发展的一个关键问题。

目前，常用的三相逆变器控制策略是SVPWM(全称为SpaceVectorPulseWidthModulation，即空间矢量脉宽调制)，它与传统的正弦PWM(全称为PulseWidthModulation，即脉冲宽度调制)策略相比，输出电流波形的谐波分量小，且直流母线电压的利用率较高，更易于数字化控制。然而，SVPWM需要通过在六个不同工作扇区内对六个工作模态的切换来实现对三相逆变器的控制，有如图1的控制第一扇区内工作模态切换序列所示，在一个周期内三相逆变器中三相桥臂的6个功率开关管各开关1次，共6次，因此，开关频率较高及损耗较大。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种可以有效降低三相逆变器开关频率与损耗的基于四模态切换的三相逆变器控制方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于所述方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现，包括以下步骤：

1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态；

2)确定两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列；

3)根据切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压。

作为一种优选方案，所述四个工作模态分别为：工作模态U₁₀₀，开关管VT₁、VT₂和VT₆导通，开关管VT₃、VT₄和VT₅截止；工作模态U₁₁₀，开关管VT₁、VT₂和VT₃导通，开关管VT₄、VT₅和VT₆截止；工作模态U₀₁₁，开关管VT₃、VT₄和VT₅导通，开关管VT₁、VT₂和VT₆截止；以及工作模态U₀₀₁，开关管VT₄、VT₅和VT₆导通，开关管VT₁、VT₂和VT₃截止；所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上、以α轴为起点逆时针方向划分为：第一扇区，0～60度；第二扇区，60～180度；第三扇区，180～240度；以及第四扇区，240～360度。

作为一种优选方案，步骤1)具体如下：

设三相逆变器电压矢量U_ref，给定U_ref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，U_ref在其上的分量用U_α和U_β来表示，其所在扇区由以下式(1)确定：

$N=\mathrm{sign}\left(U_{\mathrm{\β}}\right)+2\×\mathrm{sign}(\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})+4\×\mathrm{sign}(-\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})---\left(1\right)$

其中，N＝3时，电压矢量位于第一扇区，由工作模态U₁₀₀和U₁₁₀合成；N＝1或N＝5时，电压矢量位于第二扇区，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₁合成；N＝4时，电压矢量位于第三扇区，由工作模态U₀₁₁和U₀₀₁合成；N＝2或N＝6时，电压矢量位于第四扇区，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₀合成。

作为一种优选方案，步骤2)具体如下：

a)若电压矢量U_ref位于第一扇区，由工作模态U₁₀₀和U₁₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₀T₁₀₀+U₁₁₀T₁₁₀，其中T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₀+T₁₁₀+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₁₀₀和U₁₁₀不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{100}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{110}---\left(2\right)$

由式(2)确定工作模态U₁₀₀、U₁₁₀以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{110}=\sqrt{3}{T}_s\frac{U_{\mathrm{\β}}}{U_{\mathrm{dc}}}\\ T_{000}=T_s-T_{100}-T_{110}\end{array}\right.---\left(3\right)$

生成第一切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₀₀处于工作状态，让工作模态U₁₀₀持续工作T₁₀₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₁₁₀，工作模态U₁₁₀工作T₁₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₁₀继续工作至第二周期的T₁₁₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₁₀₀并工作至第二周期结束；

b)若电压矢量U_ref位于第二扇区，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₁合成，则U_refT_s＝U₁₁₀T₁₁₀+U₀₁₁T₀₁₁，其中T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，且有T_s＝T₁₁₀+T₀₁₁+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₁₀和U₀₁₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{110}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{011}---\left(4\right)$

由式(4)确定工作模态U₁₁₀和U₀₁₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{110}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{111}=T_s-T_{110}-T_{011}\end{array}\right.---\left(5\right)$

生成第二切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₁₀处于工作状态，让工作模态U₁₁₀持续工作T₁₁₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₀₁₁，工作模态U₀₁₁工作T₀₁₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₁继续工作至第二周期的T₀₁₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₁₁₀并工作至第二周期结束；

c)若电压矢量U_ref位于第三扇区，由工作模态U₀₁₁和U₀₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₁T₀₁₁+U₀₀₁T₀₀₁，其中T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₁+T₀₀₁+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₀₁₁和U₀₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{011}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{001}---\left(6\right)$

由式(6)确定工作模态U₀₁₁和U₀₀₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{001}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{111}=T_s-T_{011}-T_{001}\end{array}\right.---\left(7\right)$

生成第三切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₁₁处于工作状态，让工作模态U₀₁₁持续工作T₀₁₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₀₀₁，工作模态U₀₀₁工作T₀₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₀₁继续工作至第二周期的T₀₀₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₀₁₁并工作至第二周期结束；

d)若电压矢量U_ref位于第四扇区，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₀合成，则U_refT_s＝U₀₀₁T₀₀₁+U₁₀₀T₁₀₀，其中T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，且有T_s＝T₀₀₁+T₁₀₀+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₀₁和U₁₀₀不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_de，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{001}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{100}---\left(8\right)$

由式(8)确定工作模态U₀₀₁和U₁₀₀以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{001}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{000}=T_s-T_{001}-T_{100}\end{array}\right.---\left(9\right)$

生成第四切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₀₁处于工作状态，让工作模态U₀₀₁持续工作T₀₀₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T_T00时间，然后切换至工作模态U₁₀₀，工作模态U₁₀₀工作T₁₀₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₀继续工作至第二周期的T₁₀₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₀₀₁并工作至第二周期结束。

作为一种优选方案，所述四个工作模态分别为：工作模态U₁₀₁，开关管VT₁、VT₅和VT₆导通，开关管VT₂、VT₃和VT₄截止；工作模态U₁₁₀，开关管VT₁、VT₂和VT₃导通，开关管VT₄、VT₅和VT₆截止；工作模态U₀₁₀，开关管VT₂、VT₃和VT₄导通，开关管VT₁、VT₅和VT₆截止；以及工作模态U₀₀₁，开关管VT₄、VT₅和VT₆导通，开关管VT₁、VT₂和VT₃截止；所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上、以α轴负向60度为起点逆时针方向划分为：第一扇区，-60～60度；第二扇区，60～120度；第三扇区，120～240度；以及第四扇区，240～300度。

作为一种优选方案，步骤1)具体如下：

设三相逆变器电压矢量U_ref，给定U_ref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，U_ref在其上的分量用U_α和U_β来表示，其所在扇区由以下式(10)确定：

$N=\mathrm{sign}\left(U_{\mathrm{\β}}\right)+2\×\mathrm{sign}(\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})+4\×\mathrm{sign}(-\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})---\left(10\right)$

其中，N＝2或N＝3时，电压矢量位于第一扇区，由工作模态U₁₀₁和U₁₁₀合成；N＝1时，电压矢量位于第二扇区，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₀合成；N＝4或N＝5时，电压矢量位于第三扇区，由工作模态U₀₁₀和U₀₀₁合成；N＝6时，电压矢量位于第四扇区，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₁合成。

作为一种优选方案，步骤2)具体如下：

a)若电压矢量U_ref位于第一扇区，由工作模态U₁₀₁和U₁₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₁T₁₀₁+U₁₁₀T₁₁₀，其中T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₁+T₁₁₀+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₀₁和U₁₁₀不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{101}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{110}---\left(11\right)$

由式(11)确定工作模态U₁₀₀、U₁₁₀以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{101}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{110}=-\sqrt{3}{T}_s\frac{U_{\mathrm{\β}}}{U_{\mathrm{dc}}}\\ T_{111}=T_s-T_{101}-T_{110}\end{array}\right.---\left(12\right)$

生成第一切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₀₁处于工作状态，让工作模态U₁₀₁持续工作T₁₀₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₁₁₀，工作模态U₁₁₀工作T₁₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₁₀继续工作至第二周期的T₁₁₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₁₀₁并工作至第二周期结束；

b)若电压矢量U_ref位于第二扇区，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₁₀T₁₁₀+U₀₁₀T₀₁₀，其中T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₁₀+T₀₁₀+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₁₀和U₀₁₀不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{110}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{010}---\left(13\right)$

由式(13)确定工作模态U₀₁₁和U₀₀₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下： $\left\{\begin{array}{c}{T}_{110}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{010}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{111}=T_s-T_{110}-T_{010}\end{array}\right.---\left(14\right)$

生成第二切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₁₀处于工作状态，让工作模态U₁₁₀持续工作T₁₁₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₀₁₀，工作模态U₀₁₀工作T₀₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₀继续工作至第二周期的T₀₁₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₁₁₀并工作至第二周期结束；

c)若电压矢量U_ref位于第三扇区，由工作模态U₀₁₀和U₀₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₀T₀₁₀+U₀₀₁T₀₀₁，其中T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₀+T₀₀₁+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₁₀和U₀₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{010}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{001}---\left(15\right)$

由式(15)确定工作模态U₀₁₀和U₀₀₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{010}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{001}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{000}=T_s-T_{010}-T_{001}\end{array}\right.---\left(16\right)$

生成第三切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₁₀处于工作状态，让工作模态U₀₁₀持续工作T₀₁₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₀₀₁，工作模态U₀₀₁工作T₀₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₀₁继续工作至第二周期的T₀₀₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₀₁₀并工作至第二周期结束；

d)若电压矢量U_ref位于第四扇区，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₀₁T₀₀₁+U₁₀₁T₁₀₁，其中T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₀₁+T₁₀₁+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₀₁和U₁₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{001}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{101}---\left(17\right)$

由式(17)确定工作模态U₀₀₁和U₁₀₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下： $\left\{\begin{array}{c}{T}_{001}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{101}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{000}=T_s-T_{001}-T_{101}\end{array}\right.---\left(18\right)$

生成第四切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₀₁处于工作状态，让工作模态U₀₀₁持续工作T₀₀₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₁₀₁，工作模态U₁₀₁工作T₁₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₁继续工作至第二周期的T₁₀₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₀₀₁并工作至第二周期结束。

作为一种优选方案，所述四个工作模态分别为：工作模态U₁₀₀，开关管VT₁、VT₂和VT₆导通，开关管VT₃、VT₄和VT₅截止；工作模态U₀₁₀，开关管VT₂、VT₃和VT₄导通，开关管VT₁、VT₅和VT₆截止；工作模态U₀₁₁，开关管VT₃、VT₄和VT₅导通，开关管VT₁、VT₂和VT₆截止；以及工作模态U₁₀₁，开关管VT₁、VT₅和VT₆导通，开关管VT₂、VT₃和VT₄截止；所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上、以α轴为起点逆时针方向划分为：第一扇区，0～120度；第二扇区，120～180度；第三扇区，180～240度；以及第四扇区，240～360度。

作为一种优选方案，步骤1)具体如下：

设三相逆变器电压矢量U_ref，给定U_ref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，U_ref在其上的分量用U_α和U_β来表示，其所在扇区由以下式(19)确定：

$N=\mathrm{sign}\left(U_{\mathrm{\β}}\right)+2\×\mathrm{sign}(\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})+4\×\mathrm{sign}(-\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})---\left(19\right)$

其中，N＝1或N＝3时，电压矢量位于第一扇区，由工作模态U₁₀₀和U₀₁₀合成；N＝5时，电压矢量位于第二扇区，由工作模态U₀₁₀和U₀₁₁合成；N＝4或N＝6时，电压矢量位于第三扇区，由工作模态U₀₁₁和U₁₀₁合成；N＝2时，电压矢量位于第四扇区，由工作模态U₁₀₁和U₁₀₀合成。

作为一种优选方案，步骤2)具体如下：

a)若电压矢量U_ref位于第一扇区，由工作模态U₁₀₀和U₀₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₀T₁₀₀+U₀₁₀T₀₁₀，其中T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₀+T₀₁₀+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₁₀₀和U₀₁₀不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{100}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{010}---\left(20\right)$

由式(20)确定工作模态U₁₀₀、U₀₁₀以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}+\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{010}=\sqrt{3}{T}_s\frac{U_{\mathrm{\β}}}{U_{\mathrm{dc}}}\\ T_{000}=T_s-T_{100}-T_{010}\end{array}\right.---\left(21\right)$

生成第一切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₀₀处于工作状态，让工作模态U₁₀₀持续工作T₁₀₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₀₁₀，工作模态U₀₁₀工作T₀₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₀继续工作至第二周期的T₀₁₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₁₀₀并工作至第二周期结束；

b)若电压矢量U_ref位于第二扇区，由工作模态U₀₁₀和U₀₁₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₀T₀₁₀+U₀₁₁T₀₁₁，其中T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₀+T₀₁₁+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₁₀和U₀₁₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{110}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{010}---\left(22\right)$

由式(22)确定工作模态U₀₁₀和U₀₁₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下： $\left\{\begin{array}{c}{T}_{010}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{000}=T_s-T_{010}-T_{011}\end{array}\right.---\left(23\right)$

生成第二切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₁₀处于工作状态，让工作模态U₀₁₀持续工作T₀₁₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₀₁₁，工作模态U₀₁₁工作T₀₁₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₁继续工作至第二周期的T₀₁₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₀₁₀并工作至第二周期结束；

c)若电压矢量U_ref位于第三扇区，由工作模态U₀₁₁和U₁₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₁T₀₁₁+U₁₀₁T₁₀₁，其中T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₁+T₁₀₁+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₀₁₁和U₁₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{011}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{101}---\left(24\right)$

由式(24)确定工作模态U₀₁₁和U₁₀₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{101}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{111}=T_s-T_{011}-T_{101}\end{array}\right.---\left(25\right)$

生成第三切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₁₁处于工作状态，让工作模态U₀₁₁持续工作T₀₁₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₁₀₁，工作模态U₁₀₁工作T₁₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₁继续工作至第二周期的T₁₀₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₀₁₁并工作至第二周期结束；

d)若电压矢量U_ref位于第四扇区，由工作模态U₁₀₁和U₁₀₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₁T₁₀₁+U₁₀₀T₁₀₀，其中T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₁+T₁₀₀+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₀₁和U₁₀₀不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_de，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{101}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{100}---\left(26\right)$

由式(26)确定工作模态U₀₀₁和U₁₀₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{101}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}+\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{111}=T_s-T_{101}-T_{100}\end{array}\right.---\left(27\right)$

生成第四切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₀₁处于工作状态，让工作模态U₁₀₁持续工作T₁₀₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₁₀₀，工作模态U₁₀₀工作T₁₀₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₀继续工作至第二周期的T₁₀₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₁₀₁并工作至第二周期结束。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

本发明的三相逆变器控制方法在输出同样的正弦线电压情况下，与SVPWM控制策略相比，所采用的电路模态数量减少1/3，三相逆变器的功率开关管开关次数减少7/12，从而有效地降低了三相逆变器的开关频率与损耗。

附图说明

图1为三相逆变器采用SVPWM控制第一扇区的工作模态切换序列示意图。

图2a～2f分别为本发明的工作模态U₁₀₀、U₁₁₀、U₀₁₁、U₀₀₁、U₁₀₁和U₀₁₀电路图。

图3为本发明实施例1的四个工作扇区示意图。

图4a～4d分别为本发明实施例1的工作模态U₁₀₀和U₁₁₀在第一扇区内、工作模态U₁₁₀和U₀₁₁在第二扇区内、工作模态U₀₁₁和U₀₀₁在第三扇区内以及工作模态U₀₀₁和U₁₀₀在第三扇区内的组合控制示意图。

图5a-5d分别为本发明实施例1的工作模态U₁₀₀和U₁₁₀在第一扇区内、工作模态U₁₁₀和U₀₁₁在第二扇区内、工作模态U₀₁₁和U₀₀₁在第三扇区内以及工作模态U₀₀₁和U₁₀₀在第三扇区内的切换序列图。

图6为本发明实施例1的三相逆变器正弦线电压输出波形图。

图7为本发明实施例2的四个工作扇区示意图。

图8a～8d分别为本发明实施例2的工作模态U₁₀₁和U₁₁₀在第一扇区内、工作模态U₁₁₀和U₀₁₀在第二扇区内、工作模态U₀₁₀和U₀₀₁在第三扇区内以及工作模态U₀₀₁和U₁₀₁在第三扇区内的组合控制示意图。

图9a～9d分别为本发明实施例2的工作模态U₁₀₁和U₁₁₀在第一扇区内、工作模态U₁₁₀和U₀₁₀在第二扇区内、工作模态U₀₁₀和U₀₀₁在第三扇区内以及工作模态U₀₀₁和U₁₀₁在第三扇区内的切换序列图。

图10为本发明实施例3的四个工作扇区示意图。

图11a～11d分别为本发明实施例3的工作模态U₁₀₀和U₀₁₀在第一扇区内、工作模态U₀₁₀和U₀₁₁在第二扇区内、工作模态U₀₁₁和U₁₀₁在第三扇区内以及工作模态U₁₀₁和U₁₀₀在第三扇区内的组合控制示意图。

图12a～12d分别为本发明实施例3的工作模态U₁₀₀和U₀₁₀在第一扇区内、工作模态U₁₁₀和U₀₁₁在第二扇区内、工作模态U₀₁₁和U₁₀₁在第三扇区内以及工作模态U₁₀₁和U₁₀₀在第三扇区内的切换序列图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的三相逆变器控制方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现；如下表1所示，所述四个工作模态分别为：工作模态U₁₀₀如图2a所示，开关管VT₁、VT₂和VT₆导通，开关管VT₃、VT₄和VT₅截止；工作模态U₁₁₀如图2b所示，开关管VT₁、VT₂和VT₃导通，开关管VT₄、VT₅和VT₆截止；工作模态U₀₁₁如图2c所示，开关管VT₃、VT₄和VT₅导通，开关管VT₁、VT₂和VT₆截止；以及工作模态U₀₀₁如图2d所示，开关管VT₄、VT₅和VT₆导通，开关管VT₁、VT₂和VT₃截止；如图3所示，所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上、以α轴为起点逆时针方向划分为：第一扇区，0～60度；第二扇区，60～180度；第三扇区，180～240度；以及第四扇区，240～360度。

表1四个工作模态

本实施例的三相逆变器控制方法，步骤如下：

1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态，具体如下：

设三相逆变器电压矢量U_ref，给定U_ref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，U_ref在其上的分量用U_α和U_β来表示，其所在扇区由以下式(1)确定：

$N=\mathrm{sign}\left(U_{\mathrm{\β}}\right)+2\×\mathrm{sign}(\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})+4\×\mathrm{sign}(-\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})---\left(1\right)$

其中，N＝3时，电压矢量位于第一扇区，如图4a所示，由工作模态U₁₀₀和U₁₁₀合成；N＝1或N＝5时，电压矢量位于第二扇区，如图4b所示，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₁合成；N＝4时，电压矢量位于第三扇区，如图4c所示，由工作模态U₀₁₁和U₀₀₁合成；N＝2或N＝6时，电压矢量位于第四扇区，如图4d所示，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₀合成。注：上述sign(x)函数定义为当x＜0时，sign(x)＝0，当x＞0时，sign(x)＝1。

2)确定两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列，具体如下：

a)若电压矢量U_ref位于第一扇区，如图4a所示，由工作模态U₁₀₀和U₁₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₀T₁₀₀+U₁₁₀T₁₁₀，其中T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₀+T₁₁₀+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₁₀₀和U₁₁₀不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{100}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{110}---\left(2\right)$

由式(2)确定工作模态U₁₀₀、U₁₁₀以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{110}=\sqrt{3}{T}_s\frac{U_{\mathrm{\β}}}{U_{\mathrm{dc}}}\\ T_{000}=T_s-T_{100}-T_{110}\end{array}\right.---\left(3\right)$

生成第一切换序列如图5a所示，当前周期开始时工作模态U₁₀₀处于工作状态，让工作模态U₁₀₀持续工作T₁₀₀时间到达图5a中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间到达图5a中所示b点，然后切换至工作模态U₁₁₀，工作模态U₁₁₀工作T₁₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₁₀继续工作至第二周期的T₁₁₀时间结束，即图5a中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，即图5a中所示d点，最后切换至工作模态U₁₀₀并工作至第二周期结束；如图5a下方的A、B、C三相桥臂控制所示，A相桥臂的S1处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通，在S2处又从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；B相桥臂的S3处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；C相桥臂一直是低电平，即一直维持上功率开关管关断、下功率开关管开通的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，A相桥臂的上功率开关管关断一次和开通一次、下功率开关管开通一次和关断一次，B相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，即开关共3次；

b)若电压矢量U_ref位于第二扇区，如图4b所示，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₁合成，则U_refT_s＝U₁₁₀T₁₁₀+U₀₁₁T₀₁₁，其中T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，且有T_s＝T₁₁₀+T₀₁₁+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₁₀和U₀₁₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{110}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{011}---\left(4\right)$

由式(4)确定工作模态U₁₁₀和U₀₁₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{110}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{000}=T_s-T_{110}-T_{011}\end{array}\right.---\left(5\right)$

生成第二切换序列如图5b所示，当前周期开始时工作模态U₁₁₀处于工作状态，让工作模态U₁₁₀持续工作T₁₁₀时间到达图5b中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间到达图5b中所示b点，然后切换至工作模态U₀₁₁，工作模态U₀₁₁工作T₀₁₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₁继续工作至第二周期的T₀₁₁时间结束，即图5b中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，即图5b中所示d点，最后切换至工作模态U₁₁₀并工作至第二周期结束；如图5b下方的A、B、C三相桥臂控制所示，A相桥臂的S1处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；C相桥臂的S2处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；B相桥臂一直是高电平，即一直维持上功率开关管开通、下功率开关管关断的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，A相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，C相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，即开关共2次；

c)若电压矢量U_ref位于第三扇区，如图4c所示，由工作模态U₀₁₁和U₀₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₁T₀₁₁+U₀₀₁T₀₀₁，其中T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₁+T₀₀₁+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₁₁和U₀₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{011}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{001}---\left(6\right)$

由式(6)确定工作模态U₀₁₁和U₀₀₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{001}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{000}=T_s-T_{011}-T_{001}\end{array}\right.---\left(7\right)$

生成第三切换序列如图5c所示，当前周期开始时工作模态U₀₁₁处于工作状态，让工作模态U₀₁₁持续工作T₀₁₁时间到达图5c中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间到达图5c中所示b点，然后切换至工作模态U₀₀₁，工作模态U₀₀₁工作T₀₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₀₁继续工作至第二周期的T₀₀₁时间结束，即图5c中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，即图5c中所示d点，最后切换至工作模态U₀₁₁并工作至第二周期结束；如图5c下方的A、B、C三相桥臂控制所示，A相桥臂的S1处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断，在S3处又从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；B相桥臂的S2处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；C相桥臂一直是高电平，即一直维持上功率开关管开通、下功率开关管关断的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，A相桥臂的上功率开关管开通一次和关断一次、下功率开关管关断一次和开通一次，B相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，即开关共3次；

d)若电压矢量U_ref位于第四扇区，如图4d所示，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₀合成，则U_refT_s＝U₀₀₁T₀₀₁+U₁₀₀T₁₀₀，其中T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，且有T_s＝T₀₀₁+T₁₀₀+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₀₁和U₁₀₀不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_de，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{001}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{100}---\left(8\right)$

由式(8)确定工作模态U₀₀₁和U₁₀₀以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{001}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{000}=T_s-T_{001}-T_{100}\end{array}\right.---\left(9\right)$

生成第四切换序列如图5d所示，当前周期开始时工作模态U₀₀₁处于工作状态，让工作模态U₀₀₁持续工作T₀₀₁时间到达图5d中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间到达图5d中所示b点，然后切换至工作模态U₁₀₀，工作模态U₁₀₀工作T₁₀₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₀继续工作至第二周期的T₁₀₀时间结束，即图5d中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，即图5d中所示d点，最后切换至工作模态U₀₀₁并工作至第二周期结束；如图5d下方的A、B、C三相桥臂控制所示，A相桥臂的S1处，从低电平变高电平，即从上功率开关管关断、下功率开关管开通变为上功率开关管开通、下功率开关管关断；C相桥臂的S2处，从高电平变低电平，即从上功率开关管开通、下功率开关管关断变为上功率开关管关断、下功率开关管开通；B相桥臂一直是低电平，即一直维持上功率开关管关断、下功率开关管开通的状态；可见在一个周期的三相桥臂控制中，A相桥臂的上功率开关管开通一次、下功率开关管关断一次，C相桥臂的上功率开关管关断一次、下功率开关管开通一次，即开关共2次；

3)根据切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压，如图6所示。

实施例2：

本实施例的三相逆变器控制方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现；如下表2所示，所述四个工作模态分别为：工作模态U₁₀₁如图2e所示，开关管VT₁、VT₅和VT₆导通，开关管VT₂、VT₃和VT₄截止；工作模态U₁₁₀如图2b所示，开关管VT₁、VT₂和VT₃导通，开关管VT₄、VT₅和VT₆截止；工作模态U₀₁₀如图2f所示，开关管VT₂、VT₃和VT₄导通，开关管VT₁、VT₅和VT₆截止；以及工作模态U₀₀₁如图2d所示，开关管VT₄、VT₅和VT₆导通，开关管VT₁、VT₂和VT₃截止；如图7所示，所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上、以α轴负向60度为起点逆时针方向划分为：第一扇区，-60～60度；第二扇区，60～120度；第三扇区，120～240度；以及第四扇区，240～300度。

表2四个工作模态

本实施例的三相逆变器控制方法，步骤如下：

1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态，具体如下：

设三相逆变器电压矢量U_ref，给定U_ref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，U_ref在其上的分量用u_α和u_β来表示，其所在扇区由以下式(10)确定：

$N=\mathrm{sign}\left(U_{\mathrm{\β}}\right)+2\×\mathrm{sign}(\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})+4\×\mathrm{sign}(-\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})---\left(10\right)$

其中，N＝2或N＝3时，电压矢量位于第一扇区，如图8a所示，由工作模态U₁₀₁和U₁₁₀合成；N＝1时，电压矢量位于第二扇区，如图8b所示，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₀合成；N＝4或N＝5时，电压矢量位于第三扇区，如图8c所示，由工作模态U₀₁₀和U₀₀₁合成；N＝6时，电压矢量位于第四扇区，如图8d所示，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₁合成。

2)确定两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列，具体如下：

a)若电压矢量U_ref位于第一扇区，如图8a所示，由工作模态U₁₀₁和U₁₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₁T₁₀₁+U₁₁₀T₁₁₀，其中T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₁+T₁₁₀+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₀₁和U₁₁₀不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{101}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{110}---\left(11\right)$

由式(11)确定工作模态U₁₀₀、U₁₁₀以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下： $\left\{\begin{array}{c}{T}_{101}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{110}=-\sqrt{3}{T}_s\frac{U_{\mathrm{\β}}}{U_{\mathrm{dc}}}\\ T_{111}=T_s-T_{101}-T_{110}\end{array}\right.---\left(12\right)$

生成第一切换序列如图9a所示，当前周期开始时工作模态U₁₀₁处于工作状态，让工作模态U₁₀₁持续工作T₁₀₁时间到达图9a中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间到达图9a中所示b点，然后切换至工作模态U₁₁₀，工作模态U₁₁₀工作T₁₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₁₀继续工作至第二周期的T₁₁₀时间结束，即图9a中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，即图9a中所示d点，最后切换至工作模态U₁₀₁并工作至第二周期结束；如图9a下方的A、B、C三相桥臂控制所示，在B相桥臂的S1处和C相桥臂的S2处，功率开关管各开关1次，共2次；

b)若电压矢量U_ref位于第二扇区，如图8b所示，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₁₀T₁₁₀+U₀₁₀T₀₁₀，其中T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₁₀+T₀₁₀+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₁₀和U₀₁₀不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{110}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{010}---\left(13\right)$

由式(13)确定工作模态U₀₁₁和U₀₀₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下： $\left\{\begin{array}{c}{T}_{110}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{010}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{111}=T_s-T_{110}-T_{010}\end{array}\right.---\left(14\right)$

生成第二切换序列如图9b所示，当前周期开始时工作模态U₁₁₀处于工作状态，让工作模态U₁₁₀持续工作T₁₁₀时间到达图9b中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间到达图9b中所示b点，然后切换至工作模态U₀₁₀，工作模态U₀₁₀工作T₀₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₀继续工作至第二周期的T₀₁₀时间结束，即图9b中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，即图9b中所示d点，最后切换至工作模态U₁₁₀并工作至第二周期结束；如图9b下方的A、B、C三相桥臂控制所示，在A相桥臂的S1处、C相桥臂的S2和S3处，功率开关管各开关1次，共3次；

c)若电压矢量U_ref位于第三扇区，如图8c所示，由工作模态U₀₁₀和U₀₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₀T₀₁₀+U₀₀₁T₀₀₁，其中T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₀+T₀₀₁+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₁₀和U₀₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{010}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{001}---\left(15\right)$

由式(15)确定工作模态U₀₁₀和U₀₀₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{010}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{001}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{000}=T_s-T_{010}-T_{001}\end{array}\right.---\left(16\right)$

生成第三切换序列如图9c所示，当前周期开始时工作模态U₀₁₀处于工作状态，让工作模态U₀₁₀持续工作T₀₁₀时间到达图9c中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间到达图9c中所示b点，然后切换至工作模态U₀₀₁，工作模态U₀₀₁工作T₀₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₀₁继续工作至第二周期的T₀₀₁时间结束，即图9c中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，即图9c中所示d点，最后切换至工作模态U₀₁₀并工作至第二周期结束；如图9c下方的A、B、C三相桥臂控制所示，在B相桥臂的S1处和C相桥臂的S2处，功率开关管各开关1次，共2次；

d)若电压矢量U_ref位于第四扇区，如图8d所示，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₀₁T₀₀₁+U₁₀₁T₁₀₁，其中T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₀₁+T₁₀₁+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₀₁和U₁₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{001}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{101}---\left(17\right)$

由式(17)确定工作模态U₀₀₁和U₁₀₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下： $\left\{\begin{array}{c}{T}_{001}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{101}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{000}=T_s-T_{001}-T_{101}\end{array}\right.---\left(18\right)$

生成第四切换序列如图9d所示，当前周期开始时工作模态U₀₀₁处于工作状态，让工作模态U₀₀₁持续工作T₀₀₁时间到达图9d中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间到达图9d中所示b点，然后切换至工作模态U₁₀₁，工作模态U₁₀₁工作T₁₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₁继续工作至第二周期的T₁₀₁时间结束，即图9d中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，即图9d中所示d点，最后切换至工作模态U₀₀₁并工作至第二周期结束；如图9d下方的A、B、C三相桥臂控制所示，在A相桥臂的S1处、C相桥臂的S2和S3处，功率开关管各开关1次，共3次；

步骤3)同实施例1。

实施例3：

本实施例的三相逆变器控制方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现；如下表3所示，所述四个工作模态分别为：工作模态U₁₀₀如图2a所示，开关管VT₁、VT₂和VT₆导通，开关管VT₃、VT₄和VT₅截止；工作模态U₀₁₀如图2f所示，开关管VT₂、VT₃和VT₄导通，开关管VT₁、VT₅和VT₆截止；工作模态U₀₁₁如图2c所示，开关管VT₃、VT₄和VT₅导通，开关管VT₁、VT₂和VT₆截止；以及工作模态U₁₀₁如图2e所示，开关管VT₁、VT₅和VT₆导通，开关管VT₂、VT₃和VT₄截止；如图10所示，所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上、以α轴为起点逆时针方向划分为：第一扇区，0～120度；第二扇区，120～180度；第三扇区，180～240度；以及第四扇区，240～360度。

表3四个工作模态

1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态，具体如下：

设三相逆变器电压矢量U_ref，给定U_ref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，U_ref在其上的分量用U_α和U_β来表示，其所在扇区由以下式(19)确定：

$N=\mathrm{sign}\left(U_{\mathrm{\β}}\right)+2\×\mathrm{sign}(\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})+4\×\mathrm{sign}(-\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})---\left(19\right)$

其中，N＝1或N＝3时，电压矢量位于第一扇区，如图11a所示，由工作模态U₁₀₀和U₀₁₀合成；N＝5时，电压矢量位于第二扇区，如图11b所示，由工作模态U₀₁₀和U₀₁₁合成；N＝4或N＝6时，电压矢量位于第三扇区，如图11c所示，由工作模态U₀₁₁和U₁₀₁合成；N＝2时，电压矢量位于第四扇区，如图11d所示，由工作模态U₁₀₁和U₁₀₀合成。

2)确定两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列，具体如下：

a)若电压矢量U_ref位于第一扇区，如图11a所示，由工作模态U₁₀₀和U₀₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₀T₁₀₀+U₀₁₀T₀₁₀，其中T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₀+T₀₁₀+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₁₀₀和U₀₁₀不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{100}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{010}---\left(20\right)$

由式(20)确定工作模态U₁₀₀、U₀₁₀以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}+\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{010}=\sqrt{3}{T}_s\frac{U_{\mathrm{\β}}}{U_{\mathrm{dc}}}\\ T_{000}=T_s-T_{100}-T_{010}\end{array}\right.---\left(21\right)$

生成第一切换序列如图12a所示，当前周期开始时工作模态U₁₀₀处于工作状态，让工作模态U₁₀₀持续工作T₁₀₀时间到达图12a中所示α点，，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间到达图12a中所示b点，然后切换至工作模态U₀₁₀，工作模态U₀₁₀工作T₀₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₀继续工作至第二周期的T₀₁₀时间结束，即图12a中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，即图12a中所示d点，最后切换至工作模态U₁₀₀并工作至第二周期结束；如图12a下方的A、B、C三相桥臂控制所示，在A相桥臂的S1处和B相桥臂的S2处，功率开关管各开关1次，共2次；

b)若电压矢量U_ref位于第二扇区，如图11b所示，由工作模态U₀₁₀和U₀₁₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₀T₀₁₀+U₀₁₁T₀₁₁，其中T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₀+T₀₁₁+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₁₀和U₀₁₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{110}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{010}---\left(22\right)$

由式(22)确定工作模态U₀₁₀和U₀₁₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{010}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{000}=T_s-T_{010}-T_{011}\end{array}\right.---\left(23\right)$

生成第二切换序列如图12b所示，当前周期开始时工作模态U₀₁₀处于工作状态，让工作模态U₀₁₀持续工作T₀₁₀时间到达图12b中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间到达图12b中所示b点，然后切换至工作模态U₀₁₁，工作模态U₀₁₁工作T₀₁₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₁继续工作至第二周期的T₀₁₁时间结束，即图12b中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，即图12b中所示d点，最后切换至工作模态U₀₁₀并工作至第二周期结束；如图12b下方的A、B、C三相桥臂控制所示，在B相桥臂的S1、S3处和C相桥臂的S2处，功率开关管各开关1次，共3次；

c)若电压矢量U_ref位于第三扇区，如图11c所示，由工作模态U₀₁₁和U₁₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₁T₀₁₁+U₁₀₁T₁₀₁，其中T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₁+T₁₀₁+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₀₁₁和U₁₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{011}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{101}---\left(24\right)$

由式(24)确定工作模态U₀₁₁和U₁₀₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{101}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{111}=T_s-T_{011}-T_{101}\end{array}\right.---\left(25\right)$

生成第三切换序列如图12c所示，当前周期开始时工作模态U₀₁₁处于工作状态，让工作模态U₀₁₁持续工作T₀₁₁时间到达图12c中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间到达图12c中所示b点，然后切换至工作模态U₁₀₁，工作模态U₁₀₁工作T₁₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₁继续工作至第二周期的T₁₀₁时间结束，即图12c中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，即图12c中所示d点，最后切换至工作模态U₀₁₁并工作至第二周期结束；如图12c下方的A、B、C三相桥臂控制所示，在A相桥臂的S1处和B相桥臂的S2处，功率开关管各开关1次，共2次；

d)若电压矢量U_ref位于第四扇区，如图11d所示，由工作模态U₁₀₁和U₁₀₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₁T₁₀₁+U₁₀₀T₁₀₀，其中T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₁+T₁₀₀+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₀₁和U₁₀₀不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{\mathrm{ref}}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{101}+\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\begin{array}{c}-\cos \frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{100}---\left(26\right)$

由式(26)确定工作模态U₀₀₁和U₁₀₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下： $\left\{\begin{array}{c}{T}_{101}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{\mathrm{dc}}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}+\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{111}=T_s-T_{101}-T_{100}\end{array}\right.---\left(27\right)$

生成第四切换序列如12d所示，当前周期开始时工作模态U₁₀₁处于工作状态，让工作模态U₁₀₁持续工作T₁₀₁时间到达图12d中所示α点，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间到达图12d中所示b点，然后切换至工作模态U₁₀₀，工作模态U₁₀₀工作T₁₀₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₀继续工作至第二周期的T₁₀₀时间结束，即图12d中所示c点，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，即图12d中所示d点，最后切换至工作模态U₁₀₁并工作至第二周期结束；如图12d下方的A、B、C三相桥臂控制所示，在B相桥臂的S1、S2处和C相桥臂的S3处，功率开关管各开关1次，共3次；

步骤3)同实施例1。

以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (9)

1.基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于：所述方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现，所述四个工作模态分别为：工作模态U₁₀₀，开关管VT₁、VT₂和VT₆导通，开关管VT₃、VT₄和VT₅截止；工作模态U₁₁₀，开关管VT₁、VT₂和VT₃导通，开关管VT₄、VT₂和VT₆截止；工作模态U₀₁₁，开关管VT₃、VT₄和VT₅导通，开关管VT₁、VT₂和VT₆截止；以及工作模态U₀₀₁，开关管VT₄、VT₅和VT₆导通，开关管VT₁、VT₂和VT₃截止；所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上、以α轴为起点逆时针方向划分为：第一扇区，0～60度；第二扇区，60～180度；第三扇区，180～240度；以及第四扇区，240～360度；该方法包括以下步骤：

1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到四个工作模态中与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态；

2)确定步骤1)所述两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列；

3)根据切换序列控制步骤1)所述两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压。

2.根据权利要求1所述的基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于：步骤1)具体如下：

设三相逆变器电压矢量U_ref，给定U_ref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，U_ref在其上的分量用U_α和U_β来表示，其所在扇区由以下式(1)确定：

$N=sign\left(U_{\mathrm{\β}}\right)+2\×sign(sin\frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-sin\frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})+4\×sign(-\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})---\left(1\right)$

其中，N＝3时，电压矢量位于第一扇区，由工作模态U₁₀₀和U₁₁₀合成；N＝1或N＝5时，电压矢量位于第二扇区，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₁合成；N＝4时，电压矢量位于第三扇区，由工作模态U₀₁₁和U₀₀₁合成；N＝2或N＝6时，电压矢量位于第四扇区，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₀合成。

3.根据权利要求2所述的基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于：步骤2)具体如下：

a)若电压矢量U_ref位于第一扇区，由工作模态U₁₀₀和U₁₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₀T₁₀₀+U₁₁₀T₁₁₀，其中T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₀+T₁₁₀+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₁₀₀和U₁₁₀不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{100}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ sin\frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{110}---\left(2\right)$

由式(2)确定工作模态U₁₀₀、U₁₁₀以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{110}=\sqrt{3}{T}_s\frac{U_{\mathrm{\β}}}{U_{dc}}\\ T_{000}=T_s-T_{100}-T_{110}\end{array}\right.---\left(3\right)$

生成第一切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₀₀处于工作状态，让工作模态U₁₀₀持续工作T₁₀₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₁₁₀，工作模态U₁₁₀工作T₁₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₁₀继续工作至第二周期的T₁₁₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₁₀₀并工作至第二周期结束；

b)若电压矢量U_ref位于第二扇区，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₁合成，则U_refT_s＝U₁₁₀T₁₁₀+U₀₁₁T₀₁₁，其中T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，且有T_s＝T₁₁₀+T₀₁₁+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₁₀和U₀₁₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{110}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ sin\frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{011}---\left(4\right)$

由式(4)确定工作模态U₁₁₀和U₀₁₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{110}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{111}=T_s-T_{110}-T_{011}\end{array}\right.---\left(5\right)$

生成第二切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₁₀处于工作状态，让工作模态U₁₁₀持续工作T₁₁₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₀₁₁，工作模态U₀₁₁工作T₀₁₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₁继续工作至第二周期的T₀₁₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₁₁₀并工作至第二周期结束；

c)若电压矢量U_ref位于第三扇区，由工作模态U₀₁₁和U₀₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₁T₀₁₁+U₀₀₁T₀₀₁，其中T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₁+T₀₀₁+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₀₁₁和U₀₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{011}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ sin\frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{001}---\left(6\right)$

由式(6)确定工作模态U₀₁₁和U₀₀₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{001}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{111}=T_s-T_{011}-T_{001}\end{array}\right.---\left(7\right)$

生成第三切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₁₁处于工作状态，让工作模态U₀₁₁持续工作T₀₁₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₀₀₁，工作模态U₀₀₁工作T₀₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₀₁继续工作至第二周期的T₀₀₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₀₁₁并工作至第二周期结束；

d)若电压矢量U_ref位于第四扇区，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₀合成，则U_refT_s＝U₀₀₁T₀₀₁+U₁₀₀T₁₀₀，其中T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，且有T_s＝T₀₀₁+T₁₀₀+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₀₁和U₁₀₀不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{001}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{100}---\left(8\right)$

由式(8)确定工作模态U₀₀₁和U₁₀₀以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{001}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{000}=T_s-T_{001}-T_{100}\end{array}\right.---\left(9\right)$

生成第四切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₀₁处于工作状态，让工作模态U₀₀₁持续工作T₀₀₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₁₀₀，工作模态U₁₀₀工作T₁₀₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₀继续工作至第二周期的T₁₀₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₀₀₁并工作至第二周期结束。

4.基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于：所述方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现，所述四个工作模态分别为：工作模态U₁₀₁，开关管VT₁、VT₅和VT₆导通，开关管VT₂、VT₃和VT₄截止；工作模态U₁₁₀，开关管VT₁、VT₂和VT₃导通，开关管VT₄、VT₅和VT₆截止；工作模态U₀₁₀，开关管VT₂、VT₃和VT₄导通，开关管VT₁、VT₅和VT₆截止；以及工作模态U₀₀₁，开关管VT₄、VT₅和VT₆导通，开关管VT₁、VT₂和VT₃截止；所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上、以α轴负向60度为起点逆时针方向划分为：第一扇区，-60～60度；第二扇区，60～120度；第三扇区，120～240度；以及第四扇区，240～300度；该方法包括以下步骤：

1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到四个工作模态中与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态；

2)确定步骤1)所述两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列；

3)根据切换序列控制步骤1)所述两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压。

5.根据权利要求4所述的基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于：步骤1)具体如下：

设三相逆变器电压矢量U_ref，给定U_ref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，U_ref在其上的分量用U_α和U_β来表示，其所在扇区由以下式(10)确定：

$N=sign\left(U_{\mathrm{\β}}\right)+2\×sign(sin\frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-sin\frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})+4\×sign(-sin\frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-sin\frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}})---\left(10\right)$

其中，N＝2或N＝3时，电压矢量位于第一扇区，由工作模态U₁₀₁和U₁₁₀合成；N＝1时，电压矢量位于第二扇区，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₀合成；N＝4或N＝5时，电压矢量位于第三扇区，由工作模态U₀₁₀和U₀₀₁合成；N＝6时，电压矢量位于第四扇区，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₁合成。

6.根据权利要求5所述的基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于：步骤2)具体如下：

a)若电压矢量U_ref位于第一扇区，由工作模态U₁₀₁和U₁₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₁T₁₀₁+U₁₁₀T₁₁₀，其中T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₁+T₁₁₀+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₀₁和U₁₁₀不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{101}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ sin\frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{110}---\left(11\right)$

由式(11)确定工作模态U₁₀₀、U₁₁₀以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{101}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{110}=-\sqrt{3}{T}_s\frac{U_{\mathrm{\β}}}{U_{dc}}\\ T_{111}=T_s-T_{101}-T_{110}\end{array}\right.---\left(12\right)$

生成第一切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₀₁处于工作状态，让工作模态U₁₀₁持续工作T₁₀₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₁₁₀，工作模态U₁₁₀工作T₁₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₁₀继续工作至第二周期的T₁₁₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₁₀₁并工作至第二周期结束；

b)若电压矢量U_ref位于第二扇区，由工作模态U₁₁₀和U₀₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₁₀T₁₁₀+U₀₁₀T₀₁₀，其中T₁₁₀是工作模态U₁₁₀的工作时间，T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₁₀+T₀₁₀+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₁₀和U₀₁₀不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{110}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ sin\frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{010}---\left(13\right)$

由式(13)确定工作模态U₀₁₁和U₀₀₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{110}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}\left(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}\right)\\ T_{010}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{111}=T_s-T_{110}-T_{010}\end{array}\right.---\left(14\right)$

生成第二切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₁₀处于工作状态，让工作模态U₁₁₀持续工作T₁₁₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₀₁₀，工作模态U₀₁₀工作T₀₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₀继续工作至第二周期的T₀₁₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₁₁₀并工作至第二周期结束；

c)若电压矢量U_ref位于第三扇区，由工作模态U₀₁₀和U₀₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₀T₀₁₀+U₀₀₁T₀₀₁，其中T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₀+T₀₀₁+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₁₀和U₀₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{010}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ \sin \frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{001}---\left(15\right)$

由式(15)确定工作模态U₀₁₀和U₀₀₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{010}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{001}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{000}=T_s-T_{010}-T_{001}\end{array}\right.---\left(16\right)$

生成第三切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₁₀处于工作状态，让工作模态U₀₁₀持续工作T₀₁₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₀₀₁，工作模态U₀₀₁工作T₀₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₀₁继续工作至第二周期的T₀₀₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₀₁₀并工作至第二周期结束；

d)若电压矢量U_ref位于第四扇区，由工作模态U₀₀₁和U₁₀₁合成，则U_refT_S＝U₀₀₁T₀₀₁+U₁₀₁T₁₀₁，其中T₀₀₁是工作模态U₀₀₁的工作时间，T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₀₁+T₁₀₁+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₀₁和U₁₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{001}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ sin\frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{101}---\left(17\right)$

由式(17)确定工作模态U₀₀₁和U₁₀₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{001}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{101}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{000}=T_s-T_{001}-T_{101}\end{array}\right.---\left(18\right)$

生成第四切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₀₁处于工作状态，让工作模态U₀₀₁持续工作T₀₀₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₁₀₁，工作模态U₁₀₁工作T₁₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₁继续工作至第二周期的T₁₀₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₀₀₁并工作至第二周期结束。

7.基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于：所述方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现，所述四个工作模态分别为：工作模态U₁₀₀，开关管VT₁、VT₂和VT₆导通，开关管VT₃、VT₄和VT₅截止；工作模态U₀₁₀，开关管VT₂、VT₃和VT₄导通，开关管VT₁、VT₅和VT₆截止；工作模态U₀₁₁，开关管VT₃、VT₄和VT₅导通，开关管VT₁、VT₂和VT₆截止；以及工作模态U₁₀₁，开关管VT₁、VT₅和VT₆导通，开关管VT₂、VT₃和VT₄截止；所述四个工作扇区在静止坐标α-β两相坐标轴上、以α轴为起点逆时针方向划分为：第一扇区，0～120度；第二扇区，120～180度；第三扇区，180～240度；以及第四扇区，240～360度；该方法包括以下步骤：

1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到四个工作模态中与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态；

2)确定步骤1)所述两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列；

3)根据切换序列控制步骤1)所述两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压。

8.根据权利要求7所述的基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于：步骤1)具体如下：

设三相逆变器电压矢量U_ref，给定U_ref幅值和相角，在静止坐标α-β两相坐标轴上，U_ref在其上的分量用U_α和U_β来表示，其所在扇区由以下式(19)确定：

$N=sign\left(U_{\mathrm{\β}}\right)+2\×sign\left(\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}}\right)+4\×sign\left(-\sin \frac{\mathrm{\π}}{3}{U}_{\mathrm{\α}}-\sin \frac{\mathrm{\π}}{6}{U}_{\mathrm{\β}}\right)---\left(19\right)$

其中，N＝1或N＝3时，电压矢量位于第一扇区，由工作模态U₁₀₀和U₀₁₀合成；N＝5时，电压矢量位于第二扇区，由工作模态U₀₁₀和U₀₁₁合成；N＝4或N＝6时，电压矢量位于第三扇区，由工作模态U₀₁₁和U₁₀₁合成；N＝2时，电压矢量位于第四扇区，由工作模态U₁₀₁和U₁₀₀合成。

9.根据权利要求8所述的基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于：步骤2)具体如下：

a)若电压矢量U_ref位于第一扇区，由工作模态U₁₀₀和U₀₁₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₀T₁₀₀+U₀₁₀T₀₁₀，其中T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₀+T₀₁₀+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₁₀₀和U₀₁₀不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_de，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{100}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ sin\frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{010}---\left(20\right)$

由式(20)确定工作模态U₀₀₀、U₀₁₀以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}+\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{010}=\sqrt{3}{T}_s\frac{U_{\mathrm{\β}}}{U_{dc}}\\ T_{000}=T_s-T_{100}-T_{010}\end{array}\right.---\left(21\right)$

生成第一切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₀₀处于工作状态，让工作模态U₁₀₀持续工作T₁₀₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₀₁₀，工作模态U₀₁₀工作T₀₁₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₀继续工作至第二周期的T₀₁₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₁₀₀并工作至第二周期结束；

b)若电压矢量U_ref位于第二扇区，由工作模态U₀₁₀和U₀₁₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₀T₀₁₀+U₀₁₁T₀₁₁，其中T₀₁₀是工作模态U₀₁₀的工作时间，T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₀+T₀₁₁+T₀₀₀，其中T₀₀₀为工作模态U₀₁₀和U₀₁₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{110}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ sin\frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{010}---\left(22\right)$

由式(22)确定工作模态U₀₁₀和U₀₁₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{010}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(-\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{000}=T_s-T_{010}-T_{011}\end{array}\right.---\left(23\right)$

生成第二切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₁₀处于工作状态，让工作模态U₀₁₀持续工作T₀₁₀时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₀₀₀时间，然后切换至工作模态U₀₁₁，工作模态U₀₁₁工作T₀₁₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₀₁₁继续工作至第二周期的T₀₁₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₀₀₀时间结束，最后切换至工作模态U₀₁₀并工作至第二周期结束；

c)若电压矢量U_ref位于第三扇区，由工作模态U₀₁₁和U₁₀₁合成，则U_refT_s＝U₀₁₁T₀₁₁+U₁₀₁T₁₀₁，其中T₀₁₁是工作模态U₀₁₁的工作时间，T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，且有T_s＝T₀₁₁+T₁₀₁+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₀₁₁和U₁₀₁不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{011}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ sin\frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{101}---\left(24\right)$

由式(24)确定工作模态U₀₁₁和U₁₀₁以及三相桥臂的上功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{011}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}})\\ T_{101}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}-\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{111}=T_s-T_{011}-T_{101}\end{array}\right.---\left(25\right)$

生成第三切换序列：当前周期开始时工作模态U₀₁₁处于工作状态，让工作模态U₀₁₁持续工作T₀₁₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₁₀₁，工作模态U₁₀₁工作T₁₀₁时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₁继续工作至第二周期的T₁₀₁时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₀₁₁并工作至第二周期结束；

d)若电压矢量U_ref位于第四扇区，由工作模态U₁₀₁和U₁₀₀合成，则U_refT_s＝U₁₀₁T₁₀₁+U₁₀₀T₁₀₀，其中T₁₀₁是工作模态U₁₀₁的工作时间，T₁₀₀是工作模态U₁₀₀的工作时间，且有T_s＝T₁₀₁+T₁₀₀+T₁₁₁，其中T₁₁₁为工作模态U₁₀₁和U₁₀₀不工作时三相逆变器的三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设电压矢量U_ref与α轴的夹角为θ，三相逆变器直流母线电压为U_dc，则有：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{\α}}\\ U_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]T_s=U_{ref}\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\\ sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]T_s=\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\end{array}\right]T_{101}+\frac{2}{3}{U}_{dc}\left[\begin{array}{c}-cos\frac{\mathrm{\π}}{3}\\ sin\frac{2\mathrm{\π}}{3}\end{array}\right]T_{100}---\left(26\right)$

由式(26)确定工作模态U₀₀₁和U₁₀₁以及三相桥臂的下功率开关管全开通的时间如下：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{101}=-\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}{U}_{\mathrm{\β}}\\ T_{100}=\sqrt{3}\frac{T_s}{U_{dc}}(\frac{\sqrt{3}}{2}{U}_{\mathrm{\α}}+\frac{1}{2}{U}_{\mathrm{\β}})\\ T_{111}=T_s-T_{101}-T_{100}\end{array}\right.---\left(27\right)$

生成第四切换序列：当前周期开始时工作模态U₁₀₁处于工作状态，让工作模态U₁₀₁持续工作T₁₀₁时间，然后切换至零矢量，零矢量持续T₁₁₁时间，然后切换至工作模态U₁₀₀，工作模态U₁₀₀工作T₁₀₀时间后本周期结束；在第二周期开始后让工作模态U₁₀₀继续工作至第二周期的T₁₀₀时间结束，切换至零矢量直至第二周期的T₁₁₁时间结束，最后切换至工作模态U₁₀₁并工作至第二周期结束。