CN104682754A - 三电平逆变器svpwm的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种三电平逆变器SVPWM的控制方法,包括以下步骤：根据给定空间电压矢量的幅值和相位角判断出给定空间电压矢量所在的三角大扇区和小区间；根据三角大扇区和小区间选择所使用的空间电压矢量；根据三角大扇区和小区间选择计算空间电压矢量作用时间的方法；根据小矢量和其对应的冗余矢量的作用时间相等和每个控制周期均以零矢量开始和以零矢量结束的方法，实现电压空间矢量的九段式调制模式；根据所使用的电压空间矢量，利用控制器输出开关器件所需要的三相PWM脉冲信号；控制器输出开关器件所需要的三相PWM脉冲信号经过驱动电路放大送给相应的开关器件，以实现三电平逆变器的控制。

Description

三电平逆变器SVPWM的控制方法

技术领域

本发明涉及驱动电动机的逆变器控制领域，尤其涉及三电平逆变器SVPWM(空间矢量脉宽调制)的控制方法及控制装置。

背景技术

在大功率逆变器应用场合，多电平逆变器由于其开关器件承受的电压低、输出电压谐波含量小、开关频率低等优点，得到了越来越广泛的应用。其中NPC(Neutral Point Clamped)三电平逆变器是应用最广泛的一种多电平结构，它只需要一个独立的直流电压源，对硬件的要求较低。NPC三电平逆变器的主电路及控制电路如图1所示。

PWM控制策略是三电平NPC逆变器研究中的关键技术之一，国内外专家学者己经提出了许多的PWM方法，基本上可以分为载波调制法(SPWM)和空间矢量调制法(SVPWM)两类。其中SVPWM由于具有易于数字实现、电压利用率高、输出电压形式丰富等优点而被广泛使用。

传统的三电平逆变器的空间电压矢量调制，采用将空间电压矢量图分成六个π/3三角大扇区，在每一个三角大扇区中，又分成4个三角形小区域，空间电压矢量分布图如图2所示。判断空间电压矢量的矢端位于哪一个三角形小区域，在这个区域中，采用最近三矢量的合成法则。矢量的作用时间由参考电压矢量决定，矢量作用的次序与中点电位波动有关。

三相桥臂每相有三个(P-O-N)开关状态，整个系统就有27种开关状态，分为大矢量、中矢量、小矢量和零矢量。大矢量和中矢量没有冗余开关状态，而零矢量和小矢量存在冗余状态；对于中点电流而言，零矢量和大矢量对应的中点电流为零，所以中点电位的控制就是用小矢量抵消中矢量产生的中点电位不平衡。可以考虑利用多余的小矢量来控制，一般采用改变作用次序的方法使波形在一个控制周期内对称。

由于传统空间电压矢量调制模式都是基于七段式调制模式的方法，冗余小矢量并不能完全被应用，因而不能充分发挥冗余小矢量对中点电位平衡的作用。而且如果在传统的空间电压矢量调制中使得冗余小矢量完全被应用，则不能保证在避免P—N状态直接切换的条件下从一个区间到另一个区间过度时三相桥臂开关器件的状态切换只有一次。

因此使用空间电压矢量调制控制三电平逆变器的同时，还要增加软件算法或者硬件设备来控制中点电位的平衡，使得三电平逆变器的控制复杂化。

由此可见，上述现有的三电平逆变器的控制方法在使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服传统空间电压矢量调制控制三电平逆变器的不足，而提出一种新型三电平逆变器SVPWM的控制方法，其采用九段式电压空间矢量调制模式，每个控制周期均以零矢量开始和以零矢量结束，利用新的电压空间矢量作用时间算法，使得小矢量和其对应的冗余矢量的作用时间相等，以达到控制三电平逆变器和实现中点电位平衡的双重目的。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种三电平逆变器SVPWM的控制方法,其包括以下步骤：

步骤S1，根据给定空间电压矢量u_ref＝1.5U_me^jθ的幅值1.5U_m和相位角θ判断出给定空间电压矢量u_ref所在的三角大扇区S和小区间s；

步骤S2，根据三角大扇区S和小区间s选择所使用的空间电压矢量；

步骤S3，根据三角大扇区S和小区间s选择出计算空间电压矢量作用时间的计算方法；

步骤S4，根据小矢量和其对应的冗余矢量的作用时间相等和每个控制周期均以零矢量U_ooo开始和以零矢量U_ooo结束的方法，在避免高电平P和低电平N之间直接切换并保证相邻空间电压矢量状态之间的切换只有一个桥臂开关器件动作的前提下，实现电压空间矢量的九段式调制模式；

步骤S5,根据九段式电压空间矢量调制模式，在三电平逆变装置里面，每个控制周期以零矢量U_ooo开始和以零矢量U_ooo结束，调整空间电压矢量作用时间的次序，以实现空间电压矢量状态之间的平滑切换，即在避免高电平P和低电平之间直接切换的前提下，保证空间电压矢量状态之间的切换只有一个桥臂动作，从而减小开关频率；

步骤S6，根据所使用的电压空间矢量，利用TMS320LF2407ADSP控制器输出开关器件所需要的三相PWM脉冲信号；

步骤S7，TMS320LF2407ADSP控制器输出开关器件所需要的三相PWM脉冲信号经过M57962L驱动电路放大送给相应的开关器件，以实现三电平逆变器的控制。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的三电平逆变器SVPWM的控制方法,其中所述步骤S1中，

三角大扇区S的判断方法如下：

1)当0＜θ≤π/3时，S＝I，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ；

2)当π/3＜θ≤2π/3时，S＝II，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-π/3；

3)当2π/3＜θ≤π时，S＝III，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-2π/3；

4)当π＜θ≤4π/3时，S＝IV，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-π；

5)当4π/3＜θ≤5π/3时，S＝V，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-4π/3；

6)当5π/3＜θ≤2π时，S＝VI，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-5π/3；

其中Ⅰ至Ⅵ表示三角大扇区的第一大区间至第六大区间；

小区间s的判断方法如下：

设u_α＝Real(u_ref)＝1.5U_mcosθ₀，u_β＝Imag(u_ref)＝1.5U_msinθ₀；

1)当0＜θ₀≤π/6时，s＝A₁或者s＝B₁或者s＝C；

如果 $u_{\mathrm{\α}}+\sqrt{3}{u}_{\mathrm{\β}}\≤(\sqrt{3}/2)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝A₁；如果 $u_{\mathrm{\α}}+\sqrt{3}{u}_{\mathrm{\β}}\≤-(\sqrt{3}/2)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝C；否则，则s＝B₁；

2)当π/6＜θ₀≤π/3时，s＝A₂或者s＝B₂或者s＝D；

如果 $u_{\mathrm{\α}}+\sqrt{3}{u}_{\mathrm{\β}}\≤(\sqrt{3}/2)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝A₂；如果 $u_{\mathrm{\β}}\≥(\sqrt{3}/4)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝D；

否则，则s＝B₂；

其中，A、B、C、D表示在I至VI中任意一个大区间都包含的四个小区间；

A₁表示小区间A的下半部分区间，A₂表示小区间A的上半部分区间，

B₁表示小区间B的下半部分区间，B₂表示小区间B的上半部分区间，

u_α表示电压矢量u_ref在αβ坐标系下投影到α轴的电压分量，

u_β表示电压矢量u_ref在αβ坐标系下投影到β轴的电压分量，

U_dc表示恒压源的直流母线电压。

较佳的，前述的三电平逆变器SVPWM的控制方法,其中所述步骤S2中，选择所使用的空间电压矢量的方法包括：

1)当S＝I时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₂＝U_ppo＝U_oon；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₂＝U_ppo＝U_oon，U₄＝U_pon；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₃＝U_pnn，U₄＝U_pon；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_ppo＝U_oon，U₅＝U_ppn，U₄＝U_pon，

2)S＝II时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_ppo＝U_oon，U₂＝U_opo＝U_non；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_ppo＝U_oon，U₂＝U_opo＝U_non，U₄＝U_opn；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_ppo＝U_oon，U₃＝U_ppn，U₄＝U_opn；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_opo＝U_non，U₅＝U_npn，U₄＝U_opn，

3)S＝III时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opo＝U_non，U₂＝U_opp＝U_noo；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opo＝U_non，U₂＝U_opp＝U_noo，U₄＝U_npo；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opo＝U_non，U₃＝U_npp，U₄＝U_npo；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_opp＝U_noo，U₅＝U_npp，U₄＝U_npo，

4)S＝IV时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opp＝U_noo，U₂＝U_oop＝U_nno；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opp＝U_noo，U₂＝U_oop＝U_nno，U₄＝U_nop；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opp＝U_noo，U₃＝U_npp，U₄＝U_nop；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_oop＝U_nno，U₅＝U_nnp，U₄＝U_nop，

5)S＝V时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_oop＝U_nno，U₂＝U_pop＝U_ono；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_oop＝U_nno，U₂＝U_pop＝U_ono，U₄＝U_onp；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_oop＝U_nno，U₃＝U_nnp，U₄＝U_onp；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_pop＝U_ono，U₅＝U_pnp，U₄＝U_onp，

6)S＝VI时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_pop＝U_ono，U₂＝U_poo＝U_onn；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_pop＝U_ono，U₂＝U_poo＝U_onn，U₄＝U_pno；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_pop＝U_ono，U₃＝U_pnp，U₄＝U_pno；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_poo＝U_onn，U₅＝U_pnn，U₄＝U_pno；

其中，三电平逆变器可以输出的电压空间矢量包括：

3个零矢量：U_ooo、U_nnn、U_ppp；

12个短矢量：U_poo、U_ppo、U_opo、U_opp、U_oop、U_pop、

U_onn、U_oon、U_non、U_noo、U_nno、U_ono；

6个中矢量：U_pon、U_opn、U_npo、U_nop、U_onp、U_pno；

6个长矢量：U_pnn、U_ppn、U_npn、U_npp、U_nnp、U_pnp；

U_o表示任意一个大区间中可以使用的零矢量的种类，包括U_ooo、U_nnn、U_ppp；

U₁表示任意一个大区间中可以使用的相位滞后短矢量的种类，包括U_poo、U_ppo、U_opo、U_opp、U_oop、U_pop、U_onn、U_oon、U_non、U_noo、U_nno、U_ono；

U₂表示任意一个大区间中可以使用的相位超前短矢量的种类，包括U_ppo、U_opo、U_opp、U_oop、U_pop、U_poo、U_oon、U_non、U_noo、U_nno、U_ono、U_onn；

U₃表示任意一个大区间中可以使用的相位滞后长矢量的种类，包括U_pnn、U_ppn、U_npn、U_npp、U_nnp、U_pnp；

U₄表示任意一个大区间中可以使用的中矢量的种类，包括U_pon、U_opn、U_npo、U_nop、U_onp、U_pno；

U₅表示任意一个大区间中可以使用的相位超前长矢量的种类，包括U_ppn、U_npn、U_npp、U_nnp、U_pnp、U_pnn。

较佳的，前述的三电平逆变器SVPWM的控制方法,其中所述步骤S3中，选择出计算空间电压矢量作用时间的计算方法包括：

当S＝I或S＝II或S＝III或S＝IV或S＝V或S＝VI时

①当s＝A₁或A₂时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s[1-2·m·sin(π/3+θ)]；

T₁＝T_s[2·m·sin(π/3-θ)]；

T₂＝T_s[2·m·sinθ]；

②当s＝B₁或B₂时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s×0.05；

T₁＝T_s[0.95-2·m·sinθ]；

T₂＝T_s[0.95-2·m·sin(π/3-θ)]；

T₄＝T_s[2·m·sin(π/3+θ)-0.95]；

③当s＝C时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s×0.05；

T₁＝T_s[1.9-2·m·sin(π/3+θ)]；

T₃＝T_s[2·m·sin(π/3-θ)-0.95]；

T₄＝T_s[2·m·sinθ]；

④当s＝D时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s×0.05；

T₂＝T_s[1.9-2·m·sin(π/3+θ)]；

T₄＝T_s[2·m·sin(π/3-θ)]；

T₅＝T_s[2·m·sinθ-0.95]；

其中，T₀～T₅分别表示电压矢量U_o～U₅在一个控制周期T_s内的作用

时间，m表示SVPWM的调制度。

较佳的，前述的三电平逆变器SVPWM的控制方法,其中所述步骤S4中，实现电压空间矢量的九段式调制模式包括：

1)当S＝I时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{pnn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{pnn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

2)S＝II时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{opn}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/1}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opn}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{npn}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{opn}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opn}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{npn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{npn}}}{T_5/1}:\frac{U_{\mathrm{opn}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

3)S＝III时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_{1}2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_{1}4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{npn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{npn}}}{T_3/1}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_{1}4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{npp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{npp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

4)S＝IV时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_{2}2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{npp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{npp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{nnp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{nnp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

5)S＝V时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{nnp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{nnp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{pnp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{pnp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

6)S＝VI时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{pnp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{pnp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{pnn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{pnn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}.$

借由上述技术方案，本发明三电平逆变器SVPWM的控制方法至少具有下列优点及有益效果：本发明采用九段式电压空间矢量调制模式，在三电平逆变装置里面，每个控制周期均以零矢量开始和以零矢量结束，以保证三角大扇区与三角大扇区之间、小区间与小区间之间电压空间矢量状态的切换平滑，利用新的电压空间矢量作用时间算法，使得小矢量和其对应的冗余矢量的作用时间相等，以达到控制三电平逆变器和实现中点电位平衡的双重目的。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1A、图1B分别是NPC三电平逆变器的主电路和控制电路。

图2是空间电压矢量分布图。

图3是以第I三角大扇区为例的空间电压矢量选择图。

图4是空间电压矢量三角大扇区划分图。

图5是以第I三角大扇区为例的空间电压矢量小区间划分图。

图6是本发明的方法步骤图。

【主要元件符号说明】

Ⅰ至Ⅵ：三角大扇区第一大区间至第六大区间

A、B、C、D：小区间

A₁：小区间A的下半部分区间

A₂：小区间A的上半部分区间

B₁：小区间B的下半部分区间

B₂：小区间B的上半部分区间

u_α：电压矢量u_ref在αβ坐标系下投影到α轴的电压分量

u_β：电压矢量u_ref在αβ坐标系下投影到β轴的电压分量

U_dc：逆变器恒压源的直流母线电压

U_ooo、U_nnn、U_ppp：零矢量

U_poo、U_ppo、U_opo、U_opp、U_oop、U_pop、U_onn、U_oon、U_non、U_noo、U_nno、U_ono：短矢量

U_pon、U_opn、U_npo、U_nop、U_onp、U_pno：中矢量

U_pnn、U_ppn、U_npn、U_npp、U_nnp、U_pnp：长矢量

U_o：任意一个大区间中可以使用的零矢量的种类，包括U_ooo、U_nnn、U_ppp

U₁：任意一个大区间中可以使用的相位滞后短矢量的种类，包括U_poo、U_ppo、U_opo、U_opp、U_oop、U_pop、U_onn、U_oon、U_non、U_noo、U_nno、U_ono

U₂：任意一个大区间中可以使用的相位超前短矢量的种类，包括U_ppo、U_opo、U_opp、U_oop、U_pop、U_poo、U_oon、U_non、U_noo、U_nno、U_ono、U_onn

U₃：任意一个大区间中可以使用的相位滞后长矢量的种类，包括U_pnn、U_ppn、U_npn、U_npp、U_nnp、U_pnp

U₄：任意一个大区间中可以使用的中矢量的种类，包括U_pon、U_opn、U_npo、U_nop、U_onp、U_pno

U₅：任意一个大区间中可以使用的相位超前长矢量的种类，包括U_ppn、U_npn、U_npp、U_nnp、U_pnp、U_pnn

T₀～T₅：分别表示电压矢量U_o～U₅在一个控制周期T_s内的作用时间

m：SVPWM的调制度

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种三电平逆变器SVPWM的控制方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1至图6，本发明三电平逆变器SVPWM的控制方法，用于NPC三电平逆变器的控制，包括下列步骤：

步骤S1，利用CPU控制器根据给定空间电压矢量的幅值和相位角θ判断出给定空间电压矢量u_ref所在三角大扇区S和小区间s，三角大扇区划分图如图4所示，小区间划分图(以第I三角大扇区为例)如图5所示；

三角大扇区S的判断方法如下：

⑴当0＜θ≤π/3时，S＝I，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ；

⑵当π/3＜θ≤2π/3时，S＝II，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-π/3；

⑶当2π/3＜θ≤π时，S＝III，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-2π/3；

⑷当π＜θ≤4π/3时，S＝IV，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-π；

⑸当4π/3＜θ≤5π/3时，S＝V，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-4π/3；

⑹当5π/3＜θ≤2π时，S＝VI，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-5π/3。

小区间s的判断方法如下：

设u_α＝Real(u_ref)＝1.5U_mcosθ₀，u_β＝Imag(u_ref)＝1.5U_msinθ₀。

①当0＜θ₀≤π/6时，s＝A₁或者s＝B₁或者s＝C：

如果 $u_{\mathrm{\α}}+\sqrt{3}{u}_{\mathrm{\β}}\≤(\sqrt{3}/2)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝A₁；如果 $u_{\mathrm{\α}}+\sqrt{3}{u}_{\mathrm{\β}}\≤-(\sqrt{3}/2)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝C；否则，则s＝B₁；

②当π/6＜θ₀≤π/3时，s＝A₂或者s＝B₂或者s＝D。

如果 $u_{\mathrm{\α}}+\sqrt{3}{u}_{\mathrm{\β}}\≤(\sqrt{3}/2)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝A₂；如果 $u_{\mathrm{\β}}\≥(\sqrt{3}/4)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝D；否则，则s＝B₂。

步骤S2，根据三角大扇区S和小区间s选择所使用的空间电压矢量；

选择方法如下：

⑴当S＝I时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₂＝U_ppo＝U_oon；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₂＝U_ppo＝U_oon，U₄＝U_pon；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₃＝U_pnn，U₄＝U_pon；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_ppo＝U_oon，U₅＝U_ppn，U₄＝U_pon。

⑵S＝II时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_ppo＝U_oon，U₂＝U_opo＝U_non；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_ppo＝U_oon，U₂＝U_opo＝U_non，U₄＝U_opn；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_ppo＝U_oon，U₃＝U_ppn，U₄＝U_opn；

④s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_opo＝U_non，U₅＝U_npn，U₄＝U_opn。

⑶S＝III时且

①s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opo＝U_non，U₂＝U_opp＝U_noo；

②s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opo＝U_non，U₂＝U_opp＝U_noo，U₄＝U_npo；

③s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opo＝U_non，U₃＝U_npp，U₄＝U_npo；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_opp＝U_noo，U₅＝U_npp，U₄＝U_npo。

⑷S＝IV时且

①s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opp＝U_noo，U₂＝U_oop＝U_nno；

②s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opp＝U_noo，U₂＝U_oop＝U_nno，U₄＝U_nop；

③s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opp＝U_noo，U₃＝U_npp，U₄＝U_nop；

④s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_oop＝U_nno，U₅＝U_nnp，U₄＝U_nop。

⑸S＝V时且

①s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_oop＝U_nno，U₂＝U_pop＝U_ono；

②s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_oop＝U_nno，U₂＝U_pop＝U_ono，U₄＝U_onp；

③s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_oop＝U_nno，U₃＝U_nnp，U₄＝U_onp；

④s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_pop＝U_ono，U₅＝U_pnp，U₄＝U_onp。

⑹S＝VI时且

①s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_pop＝U_ono，U₂＝U_poo＝U_onn；

②s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_pop＝U_ono，U₂＝U_poo＝U_onn，U₄＝U_pno；

③s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_pop＝U_ono，U₃＝U_pnp，U₄＝U_pno；

④s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_poo＝U_onn，U₅＝U_pnn，U₄＝U_pno。

以下，以第I三角大扇区为例：

1.当u_ref处在第I三角大扇区第A小区间(细分为A₁和A₂小区间)时，空间电压矢量选择为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₂＝U_ppo＝U_oon；

2.当u_ref处在第I三角大扇区第B小区间(细分为B₁和B₂小区间)时，空间电压矢量选择为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₂＝U_ppo＝U_oon，U₄＝U_pon；

3.当u_ref处在第I三角大扇区第C小区间时，空间电压矢量选择为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₃＝U_pnn，U₄＝U_pon；

4.当u_ref处在第I三角大扇区第D小区间时，空间电压矢量选择为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_ppo＝U_oon，U₄＝U_pon，U₅＝U_ppn；

所有三角大扇区情况如下表表一：

表一

步骤S3，根据三角大扇区S和小区间s选择出计算空间电压矢量作用时间的计算方法；选择方法如下：

当S＝I或S＝II或S＝III或S＝IV或S＝V或S＝VI时

①当s＝A₁或A₂时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s[1-2·m·sin(π/3+θ)]；

T₁＝T_s[2·m·sin(π/3-θ)]；

T₂＝T_s[2·m·sinθ]；

②当s＝B₁或B₂时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s×0.05；

T₁＝T_s[0.95-2·m·sinθ]；

T₂＝T_s[0.95-2·m·sin(π/3-θ)]；

T₄＝T_s[2·m·sin(π/3+θ)-0.95]；

③当s＝C时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s×0.05；

T₁＝T_s[1.9-2·m·sin(π/3+θ)]；

T₃＝T_s[2·m·sin(π/3-θ)-0.95]；

T₄＝T_s[2·m·sinθ]；

④当s＝D时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s×0.05；

T₂＝T_s[1.9-2·m·sin(π/3+θ)]；

T₄＝T_s[2·m·sin(π/3-θ)]；

T₅＝T_s[2·m·sinθ-0.95]；

步骤S4，根据小矢量和其对应的冗余矢量的作用时间相等和每个控制周期均以零矢量U_ooo开始和以零矢量U_ooo结束的方法，在避免高电平P和低电平N之间直接切换并保证相邻空间电压矢量状态之间的切换只有一个桥臂开关器件动作的前提下，实现电压空间矢量的九段式调制模式；如下：⑴当S＝I时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{pnn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{pnn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

⑵S＝II时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{opn}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/1}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opn}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_3/1}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_{1}4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opn}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{npn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{npn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{opn}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

⑶S＝III时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_{1}2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_{1}4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{npn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{non}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{npn}}}{T_3/1}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{opo}}}{T_{1}4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{npp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{npp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{npo}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

⑷S＝IV时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_{2}2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{npp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{opp}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{npp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{noo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{nnp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{nnp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{nop}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

⑸S＝V时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{nnp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{nno}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{nnp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{oop}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{pnp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{pnp}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{onp}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

⑹S＝VI时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}$

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}$

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{pnp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{pop}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{pnp}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{ono}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{pnn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{pnn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{pno}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}$

具体的，以下以第I三角大扇区为例进行详细说明：

1.当u_ref处在第I三角大扇区第A小区间(细分为A₁和A₂小区间)时，九段式电压空间矢量调制模式如下：

A₁小区间： $\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4};$

A₂小区间： $\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/4}.$

2.当u_ref处在第I三角大扇区第B小区间(细分为B₁和B₂小区间)时，九段式电压空间矢量调制模式如下：

B₁小区间： $\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

B₂小区间： $\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}.$

4.当u_ref处在第I三角大扇区第C小区间时，九段式电压空间矢量调制模式如下：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{pnn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{onn}}}{T_1/2}:\frac{U_{\mathrm{pnn}}}{T_3/2}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{poo}}}{T_1/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2};$

5.当u_ref处在第I三角大扇区第D小区间时，九段式电压空间矢量调制模式如下：

$\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{ppo}}}{T_2/2}:\frac{U_{\mathrm{ppn}}}{T_5/2}:\frac{U_{\mathrm{pon}}}{T_4/2}:\frac{U_{\mathrm{oon}}}{T_2/4}:\frac{U_{\mathrm{ooo}}}{T_0/2}.$

所有三角大扇区情况如下表表二：

表二

步骤S5，根据九段式电压空间矢量调制模式，在三电平逆变装置里面，每个控制周期以零矢量U_ooo开始和以零矢量U_ooo结束，调整空间电压矢量作用时间的次序，以实现空间电压矢量状态之间的平滑切换，即在避免高电平P和低电平之间直接切换的前提下，保证空间电压矢量状态之间的切换只有一个桥臂动作，从而减小开关频率。

步骤S6，根据所使用的电压空间矢量，利用TMS320LF2407ADSP控制器输出开关器件所需要的三相PWM脉冲信号：

以A相三相PWM脉冲信号为例：

1.如果是高电平(P)，则开关器件Sa1、Sa2导通；

2.如果是零电平(O)，则开关器件Sa2、Sa3导通；

3.如果是低电平(N)，则开关器件Sa3、Sa4导通；

三相PWM脉冲信号情况如下表表三：

表三

步骤S7，TMS320LF2407ADSP输出开关器件所需要的三相PWM脉冲信号经过M57962L驱动电路驱动相应的开关期间，以实现三电平逆变器的控制。

本发明方法由于在所有区间(包括三角大扇区和小区间)采用了每个控制周期均以零矢量U_ooo开始和以零矢量U_ooo结束，从而使得空间电压矢量状态之间的切换平滑；由于采用了九段式电压空间矢量调制模式和新的空间电压矢量作用时间计算方法，使得小矢量和其对应的冗余矢量具有相同的作用时间，从而实现了控制三电平逆变器和实现中点电位平衡的双重目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种三电平逆变器SVPWM的控制方法,其特征在于包括以下步骤：

步骤S1，根据给定空间电压矢量u_ref＝1.5U_me^jθ的幅值1.5U_m和相位角θ判断出给定空间电压矢量u_ref所在的三角大扇区S和小区间s；

步骤S2，根据三角大扇区S和小区间s选择所使用的空间电压矢量；

步骤S3，根据三角大扇区S和小区间s选择出计算空间电压矢量作用时间的计算方法；

步骤S4，根据小矢量和其对应的冗余矢量的作用时间相等和每个控制周期均以零矢量U_ooo开始和以零矢量U_ooo结束的方法，在避免高电平P和低电平N之间直接切换并保证相邻空间电压矢量状态之间的切换只有一个桥臂开关器件动作的前提下，实现电压空间矢量的九段式调制模式；

步骤S5,根据九段式电压空间矢量调制模式，在三电平逆变装置里面，每个控制周期以零矢量U_ooo开始和以零矢量U_ooo结束，调整空间电压矢量作用时间的次序，以实现空间电压矢量状态之间的平滑切换，即在避免高电平P和低电平之间直接切换的前提下，保证空间电压矢量状态之间的切换只有一个桥臂动作，从而减小开关频率；

步骤S6，根据所使用的电压空间矢量，利用TMS320LF2407ADSP控制器输出开关器件所需要的三相PWM脉冲信号；

步骤S7，TMS320LF2407ADSP控制器输出开关器件所需要的三相PWM脉冲信号经过M57962L驱动电路放大送给相应的开关器件，以实现三电平逆变器的控制。

2.根据权利要求1所述的三电平逆变器SVPWM的控制方法,其特征在于步骤S1中，

三角大扇区S的判断方法如下：

1)当0＜θ≤π/3时，S＝I，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ；

2)当π/3＜θ≤2π/3时，S＝II，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-π/3；

3)当2π/3＜θ≤π时，S＝III，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-2π/3；

4)当π＜θ≤4π/3时，S＝IV，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-π；

5)当4π/3＜θ≤5π/3时，S＝V，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-4π/3；

6)当5π/3＜θ≤2π时，S＝VI，u_ref所在三角大扇区的相对位置角θ₀＝θ-5π/3；

其中Ⅰ至Ⅵ表示三角大扇区的第一大区间至第六大区间；

小区间s的判断方法如下：

设u_α＝Real(u_ref)＝1.5U_mcosθ₀，u_β＝Imag(u_ref)＝1.5U_msinθ₀；

1)当0＜θ₀≤π/6时，s＝A₁或者s＝B₁或者s＝C；

如果 $u_{\mathrm{\α}}+\sqrt{3}{u}_{\mathrm{\β}}\≤(\sqrt{3}/2)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝A₁；如果 $u_{\mathrm{\α}}-\sqrt{3}{u}_{\mathrm{\β}}\≤-(\sqrt{3}/2)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝C；否则，则s＝B₁；

2)当π/6＜θ₀≤π/3时，s＝A₂或者s＝B₂或者s＝D；

如果 $u_{\mathrm{\α}}+\sqrt{3}{u}_{\mathrm{\β}}\≤(\sqrt{3}/2)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝A₂；如果 $u_{\mathrm{\β}}\≥(\sqrt{3}/4)U_{\mathrm{dc}},$ 则s＝D；

否则，则s＝B₂；

其中，A、B、C、D表示在I至VI中任意一个大区间都包含的四个小区间；

A₁表示小区间A的下半部分区间，A₂表示小区间A的上半部分区间，

B₁表示小区间B的下半部分区间，B₂表示小区间B的上半部分区间，

u_α表示电压矢量u_ref在αβ坐标系下投影到α轴的电压分量，

u_β表示电压矢量u_ref在αβ坐标系下投影到β轴的电压分量，

U_dc表示恒压源的直流母线电压。

3.根据权利要求1所述的三电平逆变器SVPWM的控制方法,其特征在于步骤S2中，选择所使用的空间电压矢量的方法包括：

1)当S＝I时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₂＝U_ppo＝U_oon；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₂＝U_ppo＝U_oon，U₄＝U_pon；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_poo＝U_onn，U₃＝U_pnn，U₄＝U_pon；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_ppo＝U_oon，U₅＝U_ppn，U₄＝U_pon，

2)S＝II时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_ppo＝U_oon，U₂＝U_opo＝U_non；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_ppo＝U_oon，U₂＝U_opo＝U_non，U₄＝U_opn；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_ppo＝U_oon，U₃＝U_ppn，U₄＝U_opn；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_opo＝U_non，U₅＝U_npn，U₄＝U_opn，

3)S＝III时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opo＝U_non，U₂＝U_opp＝U_noo；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opo＝U_non，U₂＝U_opp＝U_noo，U₄＝U_npo；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opo＝U_non，U₃＝U_npp，U₄＝U_npo；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_opp＝U_noo，U₅＝U_npp，U₄＝U_npo，

4)S＝IV时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opp＝U_noo，U₂＝U_oop＝U_nno；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opp＝U_noo，U₂＝U_oop＝U_nno，U₄＝U_nop；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_opp＝U_noo，U₃＝U_npp，U₄＝U_nop；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_oop＝U_nno，U₅＝U_nnp，U₄＝U_nop，

5)S＝V时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_oop＝U_nno，U₂＝U_pop＝U_ono；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_oop＝U_nno，U₂＝U_pop＝U_ono，U₄＝U_onp；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_oop＝U_nno，U₃＝U_nnp，U₄＝U_onp；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_pop＝U_ono，U₅＝U_pnp，U₄＝U_onp，

6)S＝VI时且

①当s＝A₁或A₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_pop＝U_ono，U₂＝U_poo＝U_onn；

②当s＝B₁或B₂时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_pop＝U_ono，U₂＝U_poo＝U_onn，U₄＝U_pno；

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₁＝U_pop＝U_ono，U₃＝U_pnp，U₄＝U_pno；

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

U₀＝U_ooo，U₂＝U_poo＝U_onn，U₅＝U_pnn，U₄＝U_pno；

其中，三电平逆变器可以输出的电压空间矢量包括：

3个零矢量：U_ooo、U_nnn、U_ppp；

12个短矢量：U_poo、U_ppo、U_opo、U_opp、U_oop、U_pop、

U_onn、U_oon、U_non、U_noo、U_nno、U_ono；

6个中矢量：U_pon、U_opn、U_npo、U_nop、U_onp、U_pno；

6个长矢量：U_pnn、U_ppn、U_npn、U_npp、U_nnp、U_pnp；

U_o表示任意一个大区间中可以使用的零矢量的种类，包括

U_ooo、U_nnn、U_ppp；

U₁表示任意一个大区间中可以使用的相位滞后短矢量的种类，包括

U_poo、U_ppo、U_opo、U_opp、U_oop、U_pop、U_onn、U_oon、U_non、U_noo、U_nno、U_ono；

U₂表示任意一个大区间中可以使用的相位超前短矢量的种类，包括

U_ppo、U_opo、U_opp、U_oop、U_pop、U_poo、U_oon、U_non、U_noo、U_nno、U_ono、U_onn；

U₃表示任意一个大区间中可以使用的相位滞后长矢量的种类，包括

U_pnn、U_ppn、U_npn、U_npp、U_nnp、U_pnp；

U₄表示任意一个大区间中可以使用的中矢量的种类，包括

U_pon、U_opn、U_npo、U_nop、U_onp、U_pno；

U₅表示任意一个大区间中可以使用的相位超前长矢量的种类，包括

U_ppn、U_npn、U_npp、U_nnp、U_pnp、U_pnn。

4.根据权利要求1所述的三电平逆变器SVPWM的控制方法,其特征在于步骤S3中，选择出计算空间电压矢量作用时间的计算方法包括：

当S＝I或S＝II或S＝III或S＝IV或S＝V或S＝VI时

①当s＝A₁或A₂时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s[1-2·m·sin(π/3+θ)]；

T₁＝T_s[2·m·sin(π/3-θ)]；

T₂＝T_s[2·m·sinθ]；

②当s＝B₁或B₂时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s×0.05；

T₁＝T_s[0.95-2·m·sinθ]；

T₂＝T_s[0.95-2·m·sin(π/3-θ)]；

T₄＝T_s[2·m·sin(π/3+θ)-0.95]；

③当s＝C时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s×0.05；

T₁＝T_s[1.9-2·m·sin(π/3+θ)]；

T₃＝T_s[2·m·sin(π/3-θ)-0.95]；

T₄＝T_s[2·m·sinθ]；

④当s＝D时，空间电压矢量的作用时间计算公式为：

T₀＝T_s×0.05；

T₂＝T_s[1.9-2·m·sin(π/3+θ)]；

T₄＝T_s[2·m·sin(π/3-θ)]；

T₅＝T_s[2·m·sinθ-0.95]；

其中，T₀～T₅分别表示电压矢量U_o～U₅在一个控制周期T_s内的作用时间，m表示SVPWM的调制度。

5.根据权利要求1所述的三电平逆变器SVPWM的控制方法,其特征在于步骤S4中，实现电压空间矢量的九段式调制模式包括：

1)当S＝I时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

2)S＝II时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

3)S＝III时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

4)S＝IV时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

5)S＝V时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：

6)S＝VI时且

①当s＝A₁时，空间电压矢量九段式调制模式为：

当s＝A₂时，空间电压矢量九段式调制模式为：

②当s＝B₁时，所使用的空间电压矢量为：

当s＝B₂时，所使用的空间电压矢量为：

③当s＝C时，所使用的空间电压矢量为：

④当s＝D时，所使用的空间电压矢量为：