CN104682752A - 一种空间矢量脉冲调制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空间矢量脉冲调制方法和装置，其中方法包括：获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压；将每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，m轴和n轴的夹角为60°；获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及参考矢量的作用时间；根据参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；根据参考矢量、参考矢量的作用时间以及至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在参考矢量的作用时间内至少三种开关状态的作用时间。

Description

一种空间矢量脉冲调制方法和装置

技术领域

本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种空间矢量脉冲调制方法和装置。

背景技术

目前，我国的电力机车牵引逆变器主要采用三电平牵引逆变器，拓扑结构图如图1所示，每个桥臂上有4个开关管和反并联二极管、两个箝位二极管。三个桥臂输出的电压分别为V_AO、V_BO、V_CO，相位相差120°。

现有技术中，三电平牵引逆变器在调制算法方面采用传统的三电平空间矢量脉冲调制（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM）SVPWM调试算法，传统的三电平SVPWM调制算法获取三电平牵引逆变器的27种开关状态中每种开关状态对应的矢量（V_AO、V_BO、V_CO），将每种开关状态对应的矢量转换到α-β平面直角坐标系中，并根据每种开关状态在α-β平面直角坐标系对应的矢量以及参考矢量在α-β平面直角坐标系对应的矢量，确定合成参考矢量所需的3种开关状态对应的矢量，并根据参考矢量以及合成参考矢量所需的3种开关状态对应的矢量，确定参考矢量的作用时间内每种开关状态的作用时间，将V_AO、V_BO、V_CO转换到α-β平面直角坐标系中，其中β轴超前α轴90°。

然而，现有技术中，由于V_AO、V_BO、V_CO的相位相差120°因此在α-β平面直角坐标系中，3种开关状态中每种开关状态在α-β平面直角坐标系对应的矢量的作用时间的计算公式均与角度的三角函数有关，在计算过程中，角度的三角函数常取有限位数，并且三角函数的计算时间较长，导致计算得到的各矢量的作用时间的准确度较低，控制算法的实现速度较慢，影响空间矢量脉冲调制方法的精度和计算速度。

发明内容

本发明提供一种空间矢量脉冲调制方法和装置，用于解决现有技术中空间矢量脉冲调制方法的精度较低和计算速度慢的问题。

本发明的第一个方面是提供一种空间矢量脉冲调制方法，包括：

获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压；

将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，所述m轴和n轴的夹角为60°；

获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及所述参考矢量的作用时间；

根据所述参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；

根据所述参考矢量、所述参考矢量的作用时间以及所述至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在所述参考矢量的作用时间内所述至少三种开关状态的作用时间。

本发明的第二个方面是提供一种空间矢量脉冲调制装置，包括：

获取模块，用于获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压；

转换模块，用于将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，所述m轴和n轴的夹角为60°；

所述获取模块，还用于获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及所述参考矢量的作用时间；

确定模块，用于根据所述参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；

所述确定模块，还用于根据所述参考矢量、所述参考矢量的作用时间以及所述至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在所述参考矢量的作用时间内所述至少三种开关状态的作用时间。

本发明中，通过将三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，根据参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，进而根据参考矢量、参考矢量的作用时间以及至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在参考矢量的作用时间内至少三种开关状态的作用时间，使得至少三种开关状态的作用时间的计算公式与角度的三角函数无关，提高了计算开关状态的作用时间的准确度，从而提高了空间矢量脉冲调制方法的精度和计算速度。

附图说明

图1为三电平牵引逆变器的拓扑结构图；

图2为本发明提供的空间矢量脉冲调制方法一个实施例的流程图；

图3为本发明提供的空间矢量脉冲调制方法又一个实施例的流程图；

图4为α-β坐标系下的空间矢量图；

图5为m-n坐标系下的空间矢量图；

图6为参考矢量从2号大扇区旋转到1号大扇区的示意图；

图7为本发明提供的空间矢量脉冲调制装置一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

图2为本发明提供的空间矢量脉冲调制方法一个实施例的流程图，如图2所示，包括：

201、获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压。

本发明提供的空间矢量脉冲调制方法可以由空间矢量脉冲调制装置执行，空间矢量脉冲调制装置具体可以为三电平牵引逆变器的控制系统，用于控制三电平牵引逆变器实时输出电力机车需要的功率。

其中，如图1所示，三电平牵引逆变器的每个桥臂上有4个开关管和反并联二极管、两个箝位二极管。其中，每个桥臂根据各自所包括的4个开关管的状态，分别输出电压V_AO、V_BO、V_CO。逆变器直流侧有两个直流电容（C1和C2），每个直流电容上的电压为V_dc的一半。

202、将每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，m轴和n轴的夹角为60°。

具体地，步骤202具体可以为：

将每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到α-β坐标系中，得到每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量，β轴超前α轴90°；将每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量进行坐标转换，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量。

其中，三电平牵引逆变器中某个开关状态下三个桥臂输出的电压可以为V_AO、V_BO、V_CO，V_AO、V_BO、V_CO分别可以用图1中每个桥臂包括的4个开关管的状态进行表示。

当三电平牵引逆变器中某个开关状态下三个桥臂输出的电压分别为V_AO、V_BO、V_CO，且该开关状态在α-β坐标系对应的矢量用（V_α，V_β）来表示，该开关状态在m-n坐标系对应的矢量用（V_m，V_n）来表示时，将该开关状态下三个桥臂输出的电压V_AO、V_BO、V_CO转换成α-β坐标系中的矢量（V_α，V_β）的坐标变换公式具体可以为：

$\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\α}}\\ V_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -1& 0\\ 0& 1& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{AO}}\\ V_{\mathrm{BO}}\\ V_{\mathrm{CO}}\end{array}\right]---\left(1\right)$

将该开关状态在α-β坐标系对应的矢量（V_α，V_β）转换成m-n坐标系对应的矢量（V_m，V_n）的坐标变换公式可以为：

$\left[\begin{array}{c}{V}_m\\ V_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& -\frac{1}{\sqrt{3}}\\ 0& \frac{2}{\sqrt{3}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\α}}\\ V_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]---\left(2\right)$

203、获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及参考矢量的作用时间。

例如，在m-n坐标系下，可以定义小矢量的长度V_dc/3为单位长度，参考矢量的坐标(m,n)，其中，

$n=3\frac{V_m}{V_{\mathrm{dc}}},n=3\frac{V_n}{V_{\mathrm{dc}}}---\left(3\right)$

204、根据参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量。

其中，空间矢量脉冲调制装置可以根据参考矢量在m-n坐标系下的矢量以及三电平牵引逆变器的每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定通过一定的加权求和能够得到参考矢量的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量。

205、根据参考矢量、参考矢量的作用时间以及至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在参考矢量的作用时间内至少三种开关状态的作用时间。

其中，确定在参考矢量的作用时间内至少三种开关状态的作用时间后，空间矢量脉冲调制装置就可以根据三电平牵引逆变器各个时间点的开关状态控制三电平牵引逆变器实时输出电力机车需要的功率。

本实施例中，通过将三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，根据参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，进而根据参考矢量、参考矢量的作用时间以及至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在参考矢量的作用时间内至少三种开关状态的作用时间，使得至少三种开关状态的作用时间的计算公式与角度的三角函数无关，提高了计算开关状态的作用时间的准确度，从而提高了空间矢量脉冲调制方法的精度。

图3为本发明提供的空间矢量脉冲调制方法又一个实施例的流程图，如图3所示，在图2所示实施例的基础上，步骤202之后，还可以包括：

206、根据每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定m-n坐标系下的空间矢量图，空间矢量图中包括每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量。

其中，三电平牵引逆变器共有27种开关状态，由27种开关状态可以得到α-β坐标系下的空间矢量图，如图4所示。根据矢量的长度将空间矢量分为大矢量、中矢量、小矢量和零矢量，大矢量的长度为2V_dc/3，中矢量的长度为小矢量的长度为V_dc/3，零矢量的长度为0。6个大矢量对应6种开关状态，PNN、PPN、NPN、NPP、NNP、PNP；6个中矢量对应6种开关状态，PON、OPN、NPO、NOP、ONP、PNO；零矢量对应3种开关状态，PPP、OOO、NNN；6个小矢量对应12种开关状态，POO、PPO、OPO、OPP、OOP、POP、ONN、OON、NON、NOO、NNO、ONO，一般将不包含N状态的小矢量称为P型小矢量，不包含P状态的小矢量称为N型小矢量。

将上述α-β坐标系下的空间矢量图中的α轴作为m轴，将图4中的PPN对应的矢量作为n轴，从而得到m-n坐标系下的空间矢量图，如图5所示。

207、根据每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，将空间矢量图划分为6个大扇区和36个小扇区。

对应的，步骤204具体可以包括：

2041、根据参考矢量，确定参考矢量在空间矢量图中的大扇区号和小扇区号。

首先，空间矢量脉冲调制装置可以根据参考矢量在m-n坐标系下的坐标(m,n)确定参考矢量在空间矢量图中的大扇区号，空间矢量脉冲调制装置根据参考矢量在m-n坐标系下的坐标(m,n)确定参考矢量在空间矢量图中的大扇区号的规则如表1所示。

表1大扇区的确定规则

其次，空间矢量脉冲调制装置根据参考矢量在空间矢量图中的大扇区号，确定参考矢量旋转到空间矢量图中的第一扇区所需要的旋转角度值。

例如，若参考矢量在空间矢量图中的大扇区号为N，则空间矢量脉冲调制装置确定所需要的旋转角度值为60°×(N-1)。

下面以参考矢量从2号大扇区旋转到1号大扇区为例进行分析。如图6所示，为2号大扇区中的参考矢量，通过旋转变换将参考矢量从2号大扇区旋转到1号大扇区，为旋转到1号大扇区中的参考矢量。在m-n坐标系中的坐标为（m^*，n^*），在m-n坐标系中的坐标为（m，n），通过观察可以发现由可得：

$\left[\begin{array}{c}{m}^{*}\\ n^{*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}0& -1\\ 1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}m\\ n\end{array}\right]---\left(4\right)$

对应的逆变换为：

$\left[\begin{array}{c}m\\ n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ -1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{m}^{*}\\ n^{*}\end{array}\right]---\left(5\right)$

定义N号大扇区内的在m-n坐标系下的坐标为g^N和h^N，通过旋转变换后位于1号大扇区的的分量为m和n，由式（5）可得：

$\left[\begin{array}{c}m\\ n\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ -1& 0\end{array}\right]}^{(N-1)}\left[\begin{array}{c}{m}^N\\ n^N\end{array}\right]---\left(6\right)$

最后，对位于任意大扇区N的进行坐标变换，都旋转到1号大扇区后，进行小扇区的选择，其中，小扇区的确定规则如表2所示。

表2小扇区的选择规则

2042、将空间矢量图中小扇区号对应的扇区中所包括的矢量对应的开关状态，确定为合成参考矢量所需要的至少三种开关状态。

假设位于第3号小扇区，的作用时间为T_pwm，由矢量合成的基本原则，可以用和合成，设其各自作用时间为T_a、T_b和T_c。由伏秒平衡原理，可得

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\→}{V_{\mathrm{Ref}}}\×T_{\mathrm{pwm}}=\stackrel{\→}{V_a}\×T_a+\stackrel{\→}{V_b}\×T_b+\stackrel{\→}{V_c}\×T_c\\ T_{\mathrm{pwm}}=T_a+T_b+T_c\end{array}\right.---\left(7\right)$

将其按照m-n两轴分解，可得

$\left\{\begin{array}{c}m\·T_{\mathrm{PWM}}=1\·T_a+1\·T_e\\ n\·T_{\mathrm{PWM}}=1\·T_b+1\·T_e\\ T_a+T_b+T_e=T_{\mathrm{PWM}}\end{array}\right.---\left(8\right)$

具体解得

$\left\{\begin{array}{c}{T}_a=(1-m)\×T_{\mathrm{pwm}}\\ T_b=(1-n)\×T_{\mathrm{pwm}}\\ T_c=(m+n-1)\×T_{\mathrm{pwm}}\end{array}\right.---\left(9\right)$

本实施例中，通过将三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，根据每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定m-n坐标系下的空间矢量图，空间矢量图中包括每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，根据参考矢量确定参考矢量在所述空间矢量图中的大扇区号和小扇区号，将空间矢量图中小扇区号对应的扇区中所包括的矢量对应的开关状态，确定为合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态，进而根据参考矢量、参考矢量的作用时间以及至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在参考矢量的作用时间内至少三种开关状态的作用时间，使得至少三种开关状态的作用时间的计算公式与角度的三角函数无关，提高了计算开关状态的作用时间的准确度，从而提高了空间矢量脉冲调制方法的精度。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图7为本发明提供的空间矢量脉冲调制装置一个实施例的结构示意图，如图7所示，包括：

获取模块71，用于获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压；

转换模块72，用于将每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，m轴和n轴的夹角为60°；

获取模块71，还用于获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及参考矢量的作用时间；

确定模块73，用于根据参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；

确定模块73，还用于根据参考矢量、参考矢量的作用时间以及至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在参考矢量的作用时间内至少三种开关状态的作用时间。

具体地，转换模块72将每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量中，转换模块72具体用于，

将每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到α-β坐标系中，得到每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量，β轴超前α轴90°；

将每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量进行坐标转换，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量。

进一步地，每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量为（V_α，V_β），每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量为（V_m，V_n）；

转换模块72将每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量进行坐标转换，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量中，每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量与每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量的坐标变换公式为：

$\left[\begin{array}{c}{V}_m\\ V_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& -\frac{1}{\sqrt{3}}\\ 0& \frac{2}{\sqrt{3}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\α}}\\ V_{\mathrm{\β}}\end{array}\right].$

更进一步地，确定模块73还用于，在转换模块72将每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量之后，

根据每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定m-n坐标系下的空间矢量图，空间矢量图中包括每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；

根据每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，将空间矢量图划分为6个大扇区和36个小扇区；

确定模块73根据参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成参考矢量所需要的至少三种开关状态中，确定模块73具体用于，

根据参考矢量，确定参考矢量在空间矢量图中的大扇区号和小扇区号；

将空间矢量图中小扇区号对应的扇区中所包括的矢量对应的开关状态，确定为合成参考矢量所需要的至少三种开关状态。

再进一步地，确定模块73根据参考矢量，确定参考矢量在空间矢量图中的大扇区号和小扇区号中，确定模块73具体用于，

根据参考矢量，确定参考矢量在空间矢量图中的大扇区号；

根据参考矢量在空间矢量图中的大扇区号，确定参考矢量旋转到空间矢量图中的第一扇区所需要的旋转角度值；

按照旋转角度值将参考矢量旋转到第一扇区中；

根据旋转到第一扇区中的参考矢量，确定参考矢量在空间矢量图中的小扇区号。

本实施例中，通过将三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，根据参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，进而根据参考矢量、参考矢量的作用时间以及至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在参考矢量的作用时间内至少三种开关状态的作用时间，使得至少三种开关状态的作用时间的计算公式与角度的三角函数无关，提高了计算开关状态的作用时间的准确度，从而提高了空间矢量脉冲调制方法的精度和计算速度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种空间矢量脉冲调制方法，其特征在于，包括：

获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压；

将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，所述m轴和n轴的夹角为60°；

获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及所述参考矢量的作用时间；

根据所述参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；

根据所述参考矢量、所述参考矢量的作用时间以及所述至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在所述参考矢量的作用时间内所述至少三种开关状态的作用时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，包括：

将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到α-β坐标系中，得到每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量，所述β轴超前α轴90°；

将所述每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量进行坐标转换，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量为（V_α，V_β），所述每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量为（V_m，V_n）；

所述将所述每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量进行坐标转换，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量中，所述每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量与所述每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量的坐标变换公式为：

$\left[\begin{array}{c}{V}_m\\ V_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& -\frac{1}{\sqrt{3}}\\ 0& \frac{2}{\sqrt{3}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\α}}\\ V_{\mathrm{\β}}\end{array}\right].$

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量之后，还包括：

根据每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定m-n坐标系下的空间矢量图，所述空间矢量图中包括每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；

根据每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，将所述空间矢量图划分为6个大扇区和36个小扇区；

所述根据所述参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态，包括：

根据所述参考矢量，确定所述参考矢量在所述空间矢量图中的大扇区号和小扇区号；

将所述空间矢量图中所述小扇区号对应的扇区中所包括的矢量对应的开关状态，确定为合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考矢量，确定所述参考矢量在所述空间矢量图中的大扇区号和小扇区号，包括：

根据所述参考矢量，确定所述参考矢量在所述空间矢量图中的大扇区号；

根据所述参考矢量在所述空间矢量图中的大扇区号，确定所述参考矢量旋转到所述空间矢量图中的第一扇区所需要的旋转角度值；

按照所述旋转角度值将所述参考矢量旋转到所述第一扇区中；

根据旋转到所述第一扇区中的参考矢量，确定所述参考矢量在所述空间矢量图中的小扇区号。

6.一种空间矢量脉冲调制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取三电平牵引逆变器中每种开关状态下各个桥臂的输出电压；

转换模块，用于将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，所述m轴和n轴的夹角为60°；

所述获取模块，还用于获取三电平牵引逆变器的参考矢量以及所述参考矢量的作用时间；

确定模块，用于根据所述参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；

所述确定模块，还用于根据所述参考矢量、所述参考矢量的作用时间以及所述至少三种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，分别确定在所述参考矢量的作用时间内所述至少三种开关状态的作用时间。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述转换模块将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量中，所述转换模块具体用于，

将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到α-β坐标系中，得到每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量，所述β轴超前α轴90°；

将所述每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量进行坐标转换，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量为（V_α，V_β），所述每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量为（V_m，V_n）；

所述转换模块将所述每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量进行坐标转换，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量中，所述每种开关状态在α-β坐标系对应的矢量与所述每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量的坐标变换公式为：

$\left[\begin{array}{c}{V}_m\\ V_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& -\frac{1}{\sqrt{3}}\\ 0& \frac{2}{\sqrt{3}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\α}}\\ V_{\mathrm{\β}}\end{array}\right].$

9.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块还用于，在所述转换模块将所述每种开关状态下各个桥臂的输出电压转换到m-n坐标系中，得到每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量之后，

根据每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定m-n坐标系下的空间矢量图，所述空间矢量图中包括每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量；

根据每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，将所述空间矢量图划分为6个大扇区和36个小扇区；

所述确定模块根据所述参考矢量以及每种开关状态在m-n坐标系对应的矢量，确定合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态中，所述确定模块具体用于，

根据所述参考矢量，确定所述参考矢量在所述空间矢量图中的大扇区号和小扇区号；

将所述空间矢量图中所述小扇区号对应的扇区中所包括的矢量对应的开关状态，确定为合成所述参考矢量所需要的至少三种开关状态。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块根据所述参考矢量，确定所述参考矢量在所述空间矢量图中的大扇区号和小扇区号中，所述确定模块具体用于，

根据所述参考矢量，确定所述参考矢量在所述空间矢量图中的大扇区号；

根据所述参考矢量在所述空间矢量图中的大扇区号，确定所述参考矢量旋转到所述空间矢量图中的第一扇区所需要的旋转角度值；

按照所述旋转角度值将所述参考矢量旋转到所述第一扇区中；

根据旋转到所述第一扇区中的参考矢量，确定所述参考矢量在所述空间矢量图中的小扇区号。