CN105450067A - 三电平逆变器svpwm控制中扇区确定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法。其中该方法包括以下步骤：将三电平逆变器的控制指令——空间合成电压矢量U_S，分别在直角坐标系的α轴和β轴进行投影，得到相应的投影电压U_α和U_β；设置第一电压u₁＝u_β，第二电压第三电压判断第一电压u₁、第二电压u₂和第三电压u₃是否大于0；根据第一电压u₁、第二电压u₂和第三电压u₃中大于0的个数及具体大于0的电压，确定空间合成电压矢量U_S所在的大扇区。其无需直接使用直流母线数值进行计算，大大降低了计算的复杂度。提高三电平逆变器扇区判断的效率，SVPWM控制的效率，从而使逆变器的整体工作效率提高。

Description

三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法

技术领域

本发明涉及多电平逆变器技术领域，尤其涉及一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法。

背景技术

SVPWM(SpaceVectorPulseWidthModulation，空间矢量脉宽调制)的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。

三电平逆变器具有输出功率大、谐波因数低、电压应力小等优点，但传统的三电平逆变器SVPWM控制中扇区判断部分计算量大，增加了计算负担。

发明内容

基于此，有必要针对传统技术中三电平逆变器SVPWM控制中扇区判断部分计算量大的问题，提供一种扇区确定方法简单、计算量小，且无需采用直流母线数值进行计算的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法。

为实现本发明目的提供的一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，包括以下步骤：

将作为三电平逆变器的控制指令的空间合成电压矢量U_S，分别在直角坐标系的α轴和β轴进行投影，得到相应的投影电压U_α和U_β；

设置第一电压u₁＝u_β，第二电压第三电压

判断所述第一电压u₁、所述第二电压u₂和所述第三电压u₃是否大于0；

根据所述第一电压u₁、所述第二电压u₂和所述第三电压u₃中大于0的个数及具体大于0的电压，确定所述空间合成电压矢量U_S所在的大扇区。

作为一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法的可实施方式，所述大扇区包括6个，分别为大扇区A、大扇区B、大扇区C、大扇区D、大扇区E和大扇区F，其中：

所述大扇区A完全在空间电压矢量图所在直角坐标系的第一象限中；

所述大扇区B的一半在所述空间电压矢量图所在直角坐标系的第一象限中，另一半在第二象限中；

所述大扇区C完全在所述空间电压矢量图所在直角坐标系的第二象限中；

所述大扇区D完全在所述空间电压矢量图所在直角坐标系的第三象限中；

所述大扇区E的一半在所述空间电压矢量图所在直角坐标系的第三象限中，另一半在第四象限中；

所述大扇区F完全在所述空间电压矢量图所在直角坐标系的第四象限中。

作为一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法的可实施方式，所述根据所述第一电压u₁、所述第二电压u₂和所述第三电压u₃中大于0的个数及具体大于0的电压，确定所述空间合成电压矢量U_S所在的大扇区，包括以下步骤：

当只有所述第一电压u₁大于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区A中；

当只有所述第二电压u₂大于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区B中；

当所述第一电压u₁大于0，所述第二电压u₂也大于0，且所述第三电压u₃小于等于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区C中；

当只有所述第三电压u₃大于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区D中；

当所述第一电压u₁大于0，所述第三电压u₃也大于0，且所述第二电压u₂小于等于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区E中；

当所述第二电压u₂大于0，所述第三电压u₃也大于0，且所述第一电压u₁小于等于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区F中。

作为一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法的可实施方式，所述根据所述第一电压u₁、所述第二电压u₂和所述第三电压u₃中大于0的个数及具体大于0的电压，确定所述空间合成电压矢量U_S所在的大扇区，包括以下步骤：

设置大扇区号N＝X+2Y+4Z，其中，X在u₁＞0时取值为1，否则取值为0；Y在u₂＞0时取值为1，否则取值为0；Z在u₃＞0时取值为1，否则取值为0；

根据预设的所述大扇区号与所述空间电压矢量图的大扇区对应关系确定所述空间合成电压矢量U_S所在的大扇区。

作为一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法的可实施方式，所述大扇区号N的取值包括1、2、3、4、5、6；所述根据预设的所述大扇区号与所述空间电压矢量图的大扇区对应关系确定所述空间合成电压矢量U_S所在的大扇区，包括以下步骤：

当N取1时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区A中；

当N取2时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区B中；

当N取3时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区C中；

当N取4时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区D中；

当N取5时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区E中；

当N取6时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区F中。

作为一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法的可实施方式，每个所述大扇区分为4个小扇区，其中所述大扇区A的四个小扇区分别为A1、A2、A3和A4；所述大扇区B的四个小扇区分别为B1、B2、B3和B4；所述大扇区C的四个小扇区分别为C1、C2、C3和C4；所述大扇区C的四个小扇区分别为D1、D2、D3和D4；所述大扇区E的四个小扇区分别为E1、E2、E3和E4；所述大扇区F的四个小扇区分别为F1、F2、F3和F4。

在其中一个三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法的实施例中，还包括判断所述空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的哪个小扇区中的步骤，具体包括以下步骤：

设置小扇区号n＝x+y+2z；

根据预设的所述小扇区号与所述空间电压矢量图的小扇区对应关系确定所述空间合成电压矢量U_S所在的小扇区；

其中：

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区A中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0；

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区B中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0；

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区C中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≤\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，取值为1；否则，z取值为0；

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区D中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0；

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区E中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≤\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0；

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区F中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≤-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0；

其中，V_DC为输入的直流电压。

作为一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法的可实施方式，所述小扇区号的取值包括1、2、3、4；

当所述小扇区号取值为1时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第一个小扇区中；

当所述小扇区号取值为2时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第二个小扇区中；

当所述小扇区号取值为3时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第三个小扇区中；

当所述小扇区号取值为4时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第四个小扇区中；

其中所述第一个小扇区包括A1、B1、C1、D1、E1、F1；所述第二个小扇区包括A2、B2、C2、D2、E2、F2；所述第三个小扇区包括A3、B3、C3、D3、E3、F3；所述第四个小扇区包括A4、B4、C4、D4、E4、F4。

本发明的有益效果包括：

本发明提供的一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，其将空间合成电压矢量在直角坐标系中进行投影，并判断得到的投影电压之间的大小关系。进一步根据得到的判断结果确定空间合成电压矢量U_S，也即需要的直流母线电压，所在的大扇区，而无需直接使用直流母线数值进行计算，大大降低了计算的复杂度。提高了三电平逆变器扇区判断的效率，以及SVPWM控制的效率，从而使逆变器的整体工作效率提高。

附图说明

图1为二极管钳位式三电平逆变器的主电路图；

图2为三电平逆变器的空间电压矢量图；

图3为三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法的一实施例的流程图；

图4为空间合成电压矢量在α，β直角坐标系中的分解示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法应用于如图1所示的三电平逆变器中。图1中，S_a1、S_a2、S_a3、S_a4、S_b1、S_b2、S_b3、S_b4、S_c1、S_c2、S_c3和S_c4为三电平逆变器的开关管，D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆为钳位二极管，L为滤波电感，R为滤波电感自身电阻，C₁、C₂为直流母线电容，C₁、C₂与钳位二极管的连接点即为直流母线电压中点。每个桥臂上有4个开关管，三相共12个开关管。

下面对图1的电路中每个桥臂的导通或者断开进行说明。

用S_a表示A桥臂开关(导通或者断开)状态，用S_b表示B桥臂开关状态，用S_c表示C桥臂开关状态，对于每个桥臂来说：

各桥臂开关状态对应空间电压矢量如表1所示：

表1各桥臂开关状态与空间电压矢量对照表

其中，扇区划分如表2所示，对应的扇区图如图2所示：

且表1中的“空间电压矢量”与扇区图中的标识一一对应。大矢量对应扇区图中六边形的中心到六个顶点之间的连线，中矢量对应六边形的中心到六条边的终点之间的连线，小矢量对应大矢量的一半。

本发明一实施例的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，如图3所示，包括以下步骤：

S100，将作为三电平逆变器的控制指令的空间合成电压矢量U_S，分别在直角坐标系的α轴和β轴进行投影，如图4所示，得到相应的投影电压U_α和U_β。其中U_S可能在直角坐标系的任一象限中，不限于图4所示的空间合成电压矢量U_S在第一象限中的实施例。

S200，设置第一电压u₁＝u_β，第二电压第三电压

S300，判断第一电压u₁、第二电压u₂和第三电压u₃是否大于0。

S400，根据第一电压u₁、第二电压u₂和第三电压u₃中大于0的个数及具体大于0的电压，确定空间合成电压矢量U_S所在的大扇区。

其直接根据三个电压的判断结果确定空间合成电压矢量U_S，也即需要的直流母线电压，所在的大扇区，而无需直接使用直流母线数值进行计算，大大降低了计算的复杂度。提高三电平逆变器扇区判断的效率，SVPWM控制的效率，从而使逆变器的整体工作效率提高。

如图2所示，大扇区包括6个，分别为大扇区A、大扇区B、大扇区C、大扇区D、大扇区E和大扇区F。其中：大扇区A完全在空间电压矢量图所在直角坐标系的第一象限中；大扇区B的一半在空间电压矢量图所在直角坐标系的第一象限中，另一半在第二象限中；大扇区C完全在空间电压矢量图所在直角坐标系的第二象限中；大扇区D完全在空间电压矢量图所在直角坐标系的第三象限中；大扇区E的一半在空间电压矢量图所在直角坐标系的第三象限中，另一半在第四象限中；大扇区F完全在空间电压矢量图所在直角坐标系的第四象限中。

较佳地，步骤S400，根据第一电压u₁、第二电压u₂和第三电压u₃中大于0的个数及具体大于0的电压，确定空间合成电压矢量U_S所在的大扇区，包括以下步骤：

S041，当只有第一电压u₁大于0时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区A中。

S042，当只有第二电压u₂大于0时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区B中。

S043，当所述第一电压u₁大于0，所述第二电压u₂也大于0，且所述第三电压u₃小于等于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区C中。

S044，当只有第三电压u₃大于0时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区D中。

S045，当第一电压u₁大于0，第三电压u₃也大于0，且第二电压u₂小于等于0时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区E中。

S046，当第二电压u₂大于0，第三电压u₃也大于0，且第一电压u₁小于等于0时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区F中。

具体地，步骤S041～S046的判断可用公式代替执行，具体包括以下步骤：

S410，设置大扇区号N＝X+2Y+4Z，其中，X在u₁＞0时取值为1，否则取值为0；Y在u₂＞0时取值为1，否则取值为0；Z在u₃＞0时取值为1，否则取值为0。根据X、Y、Z不同的取值，N会得到不同的数值作为大扇区号。

S420，根据预设的大扇区号与空间电压矢量图的大扇区对应关系确定空间合成电压矢量U_S所在的大扇区。

其中，大扇区号N的取值包括1、2、3、4、5、6；根据预设的大扇区号与空间电压矢量图的大扇区对应关系确定空间合成电压矢量U_S所在的大扇区，包括以下步骤：

当N取1时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区A中。

当N取2时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区B中。

当N取3时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区C中。

当N取4时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区D中。

当N取5时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区E中。

当N取6时，确定空间合成电压矢量U_S在大扇区F中。

用表格形式表示如表2所示。

表2扇区号对照表

本发明实施例的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，将扇区的判断融合到一个公式N＝X+2Y+4Z中，并根据公式最终的数值结果确定所属扇区，且公式运算简单，结果为正整数。如此进行归一化处理后，进一步降低了扇区判断计算的复杂度。

进一步的，每个大扇区分为4个小扇区，如表3所示，其中大扇区A的四个小扇区分别为A1、A2、A3和A4。大扇区B的四个小扇区分别为B1、B2、B3和B4。大扇区C的四个小扇区分别为C1、C2、C3和C4。大扇区C的四个小扇区分别为D1、D2、D3和D4。大扇区E的四个小扇区分别为E1、E2、E3和E4。大扇区F的四个小扇区分别为F1、F2、F3和F4。各小扇区在空间电压矢量图中的位置如图2所示。

表3扇区划分表

相应的，在判断出空间合成电压矢量U_S所属的大扇区之后，还包括判断空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的哪个小扇区中的步骤，具体包括以下步骤：

S500，设置小扇区号n＝x+y+2z。

其中：

当空间合成电压矢量U_S在大扇区A中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 是否成立。

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0。

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0。

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0。

当空间合成电压矢量U_S在大扇区B中时，x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立。

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0。

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0。

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0。

当空间合成电压矢量U_S在大扇区C中时，x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≤\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立。

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0。

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0。

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0。

当空间合成电压矢量U_S在大扇区D中时，x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立。

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0。

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0。

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0。

当空间合成电压矢量U_S在大扇区E中时，x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≤\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立。

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0。

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0。

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0。

当空间合成电压矢量U_S在大扇区F中时，x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≤-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立。

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0。

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0。

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0。

前述的V_DC为输入的直流电压。

S600，根据预设的小扇区号与空间电压矢量图的小扇区对应关系，确定空间合成电压矢量U_S所在的小扇区。

与大扇区的确定类似，小扇区号的取值包括1、2、3、4。当小扇区号取值为1时，确定空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第一个小扇区中。当小扇区号取值为2时，确定空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第二个小扇区中。当小扇区号取值为3时，确定空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第三个小扇区中。当小扇区号取值为4时，确定空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第四个小扇区中。且第一个小扇区包括A1、B1、C1、D1、E1、F1。第二个小扇区包括A2、B2、C2、D2、E2、F2。第三个小扇区包括A3、B3、C3、D3、E3、F3。第四个小扇区包括A4、B4、C4、D4、E4、F4。

具体的小扇区的判断方法及判断结果如表4所示。

表4小扇区判断对照表

如此，判断出大扇区之后，所有的小扇区判断使用相同的公式进行判断，执行简单。且对于每个小扇区预先存储小扇区对应的基本电压矢量。判断出空间合成电压矢量U_S所在的扇区之后，选择该扇区内最近的三个基本电压矢量(包括前述的大矢量、中矢量、正小矢量、负小矢量及零矢量)，并确定每个电压矢量持续时间，驱动相应的开关器件。如判断出空间合成电压矢量U_S在小扇区A₁时，则按一定顺序输出空间电压矢量U₁₃、U₂₇以及U₁₅，输出相应的空间矢量电压时，控制相应的开关器件闭合或者断开。如，在输出电压矢量U₁₃时，控制A桥臂中的S_a1、S_a2导通，S_a3、S_a4关断。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将作为三电平逆变器的控制指令的空间合成电压矢量U_S，分别在直角坐标系的α轴和β轴进行投影，得到相应的投影电压U_α和U_β；

设置第一电压u₁＝u_β，第二电压第三电压

判断所述第一电压u₁、所述第二电压u₂和所述第三电压u₃是否大于0；

根据所述第一电压u₁、所述第二电压u₂和所述第三电压u₃中大于0的个数及具体大于0的电压，确定所述空间合成电压矢量U_S所在的大扇区。

2.根据权利要求1所述的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，其特征在于，所述大扇区包括6个，分别为大扇区A、大扇区B、大扇区C、大扇区D、大扇区E和大扇区F，其中：

所述大扇区A完全在空间电压矢量图所在直角坐标系的第一象限中；

所述大扇区B的一半在所述空间电压矢量图所在直角坐标系的第一象限中，另一半在第二象限中；

所述大扇区C完全在所述空间电压矢量图所在直角坐标系的第二象限中；

所述大扇区D完全在所述空间电压矢量图所在直角坐标系的第三象限中；

所述大扇区E的一半在所述空间电压矢量图所在直角坐标系的第三象限中，另一半在第四象限中；

所述大扇区F完全在所述空间电压矢量图所在直角坐标系的第四象限中。

3.根据权利要求2所述的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，其特征在于，所述根据所述第一电压u₁、所述第二电压u₂和所述第三电压u₃中大于0的个数及具体大于0的电压，确定所述空间合成电压矢量U_S所在的大扇区，包括以下步骤：

当只有所述第一电压u₁大于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区A中；

当只有所述第二电压u₂大于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区B中；

当所述第一电压u₁大于0，所述第二电压u₂也大于0，且所述第三电压u₃小于等于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区C中；

当只有所述第三电压u₃大于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区D中；

当所述第一电压u₁大于0，所述第三电压u₃也大于0，且所述第二电压u₂小于等于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区E中；

当所述第二电压u₂大于0，所述第三电压u₃也大于0，且所述第一电压u₁小于等于0时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区F中。

4.根据权利要求2所述的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，其特征在于，所述根据所述第一电压u₁、所述第二电压u₂和所述第三电压u₃中大于0的个数及具体大于0的电压，确定所述空间合成电压矢量U_S所在的大扇区，包括以下步骤：

设置大扇区号N＝X+2Y+4Z，其中，X在u₁＞0时取值为1，否则取值为0；Y在u₂＞0时取值为1，否则取值为0；Z在u₃＞0时取值为1，否则取值为0；

根据预设的所述大扇区号与所述空间电压矢量图的大扇区对应关系确定所述空间合成电压矢量U_S所在的大扇区。

5.根据权利要求4所述的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，其特征在于，所述大扇区号N的取值包括1、2、3、4、5、6；所述根据预设的所述大扇区号与所述空间电压矢量图的大扇区对应关系确定所述空间合成电压矢量U_S所在的大扇区，包括以下步骤：

当N取1时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区A中；

当N取2时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区B中；

当N取3时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区C中；

当N取4时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区D中；

当N取5时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区E中；

当N取6时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区F中。

6.根据权利要求2所述的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，其特征在于，每个所述大扇区分为4个小扇区，其中所述大扇区A的四个小扇区分别为A1、A2、A3和A4；所述大扇区B的四个小扇区分别为B1、B2、B3和B4；所述大扇区C的四个小扇区分别为C1、C2、C3和C4；所述大扇区C的四个小扇区分别为D1、D2、D3和D4；所述大扇区E的四个小扇区分别为E1、E2、E3和E4；所述大扇区F的四个小扇区分别为F1、F2、F3和F4。

7.根据权利要求6所述的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，其特征在于，还包括判断所述空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的哪个小扇区中的步骤，具体包括以下步骤：

设置小扇区号n＝x+y+2z；

根据预设的所述小扇区号与所述空间电压矢量图的小扇区对应关系确定所述空间合成电压矢量U_S所在的小扇区；

其中：

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区A中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0；

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区B中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0；

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区C中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≤\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，取值为1；否则，z取值为0；

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区D中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0；

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区E中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≤\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0；

当所述空间合成电压矢量U_S在所述大扇区F中时x，y，z的取值如下：

判断不等式 $u_{\mathrm{\α}}+\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3},u_{\mathrm{\α}}-\frac{u_{\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}\≥\frac{V_{\mathrm{DC}}}{3}$ 和 $u_{\mathrm{\β}}\≤-\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2\sqrt{3}}$ 是否成立；

当成立时，x取值为1；否则，x取值为0；

当成立时，y取值为1；否则，y取值为0；

当成立时，z取值为1；否则，z取值为0；

其中，V_DC为输入的直流电压。

8.根据权利要求7所述的三电平逆变器SVPWM控制中扇区确定的方法，其特征在于，所述小扇区号的取值包括1、2、3、4；

当所述小扇区号取值为1时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第一个小扇区中；

当所述小扇区号取值为2时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第二个小扇区中；

当所述小扇区号取值为3时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第三个小扇区中；

当所述小扇区号取值为4时，确定所述空间合成电压矢量U_S在所在大扇区中的第四个小扇区中；

其中所述第一个小扇区包括A1、B1、C1、D1、E1、F1；所述第二个小扇区包括A2、B2、C2、D2、E2、F2；所述第三个小扇区包括A3、B3、C3、D3、E3、F3；所述第四个小扇区包括A4、B4、C4、D4、E4、F4。