CN111193445A - Svpwm过调制方法、系统、电子设备和存储介质 - Google Patents

Svpwm过调制方法、系统、电子设备和存储介质 Download PDF

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CN111193445A CN202010031423.5A CN202010031423A CN111193445A CN 111193445 A CN111193445 A CN 111193445A CN 202010031423 A CN202010031423 A CN 202010031423A CN 111193445 A CN111193445 A CN 111193445A
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Abstract

本发明公开了一种SVPWM过调制方法、系统、电子设备和存储介质，所述SVPWM过调制方法包括：基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的过调制区域；获取永磁同步电机输出的目标电压矢量；确定目标电压矢量落入过调制区域；根据目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量的第一作用时间；获取目标电压矢量所在的目标扇区；根据目标电压矢量和目标扇区得到目标扇区中相邻两个非零矢量的第二作用时间；根据第一作用时间和第二作用时间计算得到目标占空比进而对目标扇区的目标电压矢量进行脉宽调制。本发明在过调制区域能够很好地实现对目标电压矢量的过调制，能够有效地提高电压利用率，从而增大了电机的最大输出扭矩。

Description

SVPWM过调制方法、系统、电子设备和存储介质
技术领域
本发明涉及交流电机矢量控制技术领域，特别涉及一种SVPWM过调制方法、系统、电子设备和存储介质。
背景技术
近些年来，随着永磁材料性能的不断提升和成本的降低，永磁同步电机已经在广受瞩目的电动汽车中得到了较多的应用，并且在新能源风能开发与利用、铁道与城市轨道交通等领域崭露头角。由于其在体积、重量、效率等方面有较大的优势，永磁同步电机的应用将会更加普及。
在永磁同步电机变频调速系统中，当电动机工作在不同速度及负载情况下，电动机定子端电压的需求都是不同的，这就要求向电动机供电的电压型逆变器具有输出电压的调节功能。当三相电压型逆变器工作在方波模式下，其输出的基波电压幅值是不能调节的。为解决该问题，各种脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)技术被提出。目前在电动汽车上，主流使用空间矢量脉宽调制(Space Vector PWM，SVPWM)。SVPWM源于交流电动机定子磁链跟踪的思想，它易于数字控制器实现，且有输出电流波形好、直流环节电压利用率高等优点。
目前，在实际应用中，为了提高逆变器的输出电压以在电机控制中增大电机的最大输出转矩，往往需要采用到过调制技术。然而，由于在发生过调制现象时，空间矢量落在非线性调制区域，对应的计算难度大，采用现有的过调制方法大多计算方法较为复杂，并且不太适用于现有的处理器，往往不适合工程实际应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中SVPWM过调制方式不能满足实际需求的缺陷，目的在于提供一种SVPWM过调制方法、系统、电子设备和存储介质。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种永磁同步电机中的SVPWM过调制方法，所述SVPWM过调制方法包括：
基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的过调制区域；
获取所述永磁同步电机输出的目标电压矢量；
判断所述目标电压矢量对应的电压幅值是否大于直流母线电压，若是，则确定所述目标电压矢量落入所述过调制区域；
其中，所述目标电压矢量沿着所述正六边形磁链轨迹变化；根据所述目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间；
获取所述目标电压矢量所在的目标扇区；
根据所述目标电压矢量和所述目标扇区，计算得到所述目标扇区中相邻两个非零矢量的第二作用时间；
根据所述第一作用时间和所述第二作用时间计算得到目标占空比；
根据所述目标占空比对所述目标扇区的所述目标电压矢量进行脉宽调制。
较佳地，所述根据所述目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间的步骤包括：
根据所述目标电压矢量计算得到所述正六边形磁链轨迹中正六边形的目标边长；
根据所述目标边长计算得到基本空间矢量中零矢量对应的所述第一作用时间。
较佳地，所述获取所述目标电压矢量所在的目标扇区的步骤包括：
获取所述目标电压矢量在αβ坐标系下对应的第一电压分量和第二电压分量；
根据所述第一电压分量和所述第二电压分量确定所述目标电压矢量所在的目标扇区；和/或，
所述目标占空比包括三相占空比；
所述根据所述目标占空比对所述目标扇区的所述目标电压矢量进行脉宽调制的步骤包括：
分别根据三相占空比对所述目标电压矢量进行脉宽调制。
较佳地，所述根据所述目标电压矢量计算得到所述正六边形磁链轨迹中正六边形的目标边长的步骤对应的计算公式如下：
Figure BDA0002364444150000031
其中，l表示所述目标边长，Uref表示所述目标电压矢量；
所述根据所述目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间的步骤对应的计算公式如下：
Figure BDA0002364444150000032
其中，T0表示所述第一作用时间，Udc表示所述直流母线电压，T表示采样时间。
较佳地，所述基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的过调制区域的步骤之前还包括：
基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的线性调制区域；
所述SVPWM过调制方法还包括：
当所述目标电压矢量对应的电压幅值小于或者等于所述直流母线电压时，确定所述目标电压矢量落入所述线性调制区域；
在所述线性调制区域采用基于圆形磁链轨迹的SVPWM调制方法对所述目标电压矢量进行调制。
本发明还提供一种永磁同步电机中的SVPWM过调制系统，所述调制系统包括区域划分模块、目标电压矢量获取模块、判断模块、第一作用时间获取模块、目标扇区获取模块、第二作用时间获取模块、占空比计算模块和调制模块；
所述区域划分模块用于基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的过调制区域；
所述目标电压矢量获取模块用于获取所述永磁同步电机输出的目标电压矢量；
所述判断模块用于判断所述目标电压矢量对应的电压幅值是否大于直流母线电压，若是，则确定所述目标电压矢量落入所述过调制区域；
其中，所述目标电压矢量沿着所述正六边形磁链轨迹变化；所述第一作用时间获取模块用于根据所述目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间；
所述目标扇区获取模块用于获取所述目标电压矢量所在的目标扇区；
所述第二作用时间获取模块用于根据所述目标电压矢量和所述目标扇区，计算得到所述目标扇区中相邻两个非零矢量的第二作用时间；
所述占空比计算模块用于根据所述第一作用时间和所述第二作用时间计算得到目标占空比；
所述调制模块用于根据所述目标占空比对所述目标扇区的所述目标电压矢量进行脉宽调制。
较佳地，所述第一作用时间获取模块包括目标边长计算单元和时间计算单元；
所述目标边长计算单元用于根据所述目标电压矢量计算得到所述正六边形磁链轨迹中正六边形的目标边长；
所述时间计算单元用于根据所述目标边长计算得到基本空间矢量中零矢量对应的所述第一作用时间。
较佳地，所述目标扇区获取模块包括电压分量获取单元和扇区确定单元；
所述电压分量获取单元用于获取所述目标电压矢量在αβ坐标系下对应的第一电压分量和第二电压分量；
所述扇区确定单元用于根据所述第一电压分量和所述第二电压分量确定所述目标电压矢量所在的目标扇区；和/或，
所述目标占空比包括三相占空比；
所述调制模块用于分别根据三相占空比对所述目标电压矢量进行脉宽调制。
较佳地，所述目标边长计算单元计算得到目标边长的计算公式如下：
Figure BDA0002364444150000051
其中，l表示所述目标边长，Uref表示所述目标电压矢量；
所述第一作用发时间获取模块获取第一作用时间的计算公式如下：
Figure BDA0002364444150000052
其中，T0表示所述第一作用时间，Udc表示所述直流母线电压，T表示采样时间。
较佳地，所述区域划分模块还用于基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的线性调制区域；
所述判断模块还用于当所述目标电压矢量对应的电压幅值小于或者等于直流母线电压时，确定所述目标电压矢量落入所述线性调制区域；
所述调制模块还用于在所述线性调制区域采用基于圆形磁链轨迹的SVPWM调制方法对所述目标电压矢量进行调制。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现上述的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法的步骤。
本发明的积极进步效果在于：
本发明中，基于正六边形磁链轨迹划分出电压矢量调制区域的线性调制区域和过调制区域，对线性调制区域采用圆形磁链轨迹进行调制；对非线性调制区域采用正六边形磁链轨迹进行调制，具体根据目标电压矢量计算正六边形边长进而得到零矢量对应的作用时间、获取目标电压矢量所在扇区并计算得到每个扇区中相邻两个非零矢量的作用时间，最后根据两个作用时间获取三相占空比进而对每个扇区目标电压矢量进行脉宽调制，即在过调制区域能够很好地实现对目标电压矢量的过调制，从而能够有效地提高电压利用率，增大电机的最大输出扭矩；另外，能够在单片机等控制设备上实现，能够指导实际的建模，适合于工程实际应用。
附图说明
图1为本发明实施例1的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法的流程图。
图2为本发明实施例2的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法的流程图。
图3为本发明实施例2中线性调制区域对应的圆形磁链轨迹示意图。
图4为本发明实施例2中非线性调制区域对应的正六边形磁链轨迹示意图。
图5为本发明实施例3的永磁同步电机中的SVPWM过调制系统的结构示意图。
图6为本发明实施例4的永磁同步电机中的SVPWM过调制系统的结构示意图。
图7为本发明实施例5的实现永磁同步电机中的SVPWM过调制方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示，本实施例的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法包括：
S101、基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的过调制区域；
S102、获取永磁同步电机输出的目标电压矢量；
S103、判断目标电压矢量对应的电压幅值是否大于直流母线电压，若是，则确定目标电压矢量落入过调制区域；
其中，目标电压矢量沿着正六边形磁链轨迹变化；
S104、根据目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间；
S105、获取目标电压矢量所在的目标扇区；
S106、根据目标电压矢量和目标扇区，计算得到目标扇区中相邻两个非零矢量的第二作用时间；
S107、根据第一作用时间和第二作用时间计算得到目标占空比；
S108、根据目标占空比对目标扇区的目标电压矢量进行脉宽调制。
本实施例中，基于正六边形磁链轨迹划分出电压矢量调制区域的过调制区域，对非线性调制区域采用正六边形磁链轨迹进行调制，具体根据目标电压矢量获取零矢量对应的作用时间、获取目标电压矢量所在扇区并计算得到每个扇区中相邻两个非零矢量的作用时间，最后根据两个作用时间获取三相占空比进而对每个扇区目标电压矢量进行脉宽调制，即在过调制区域能够很好地实现对目标电压矢量的过调制，从而能够有效地提高电压利用率，增大电机的最大输出扭矩。
实施例2
如图2所示，本实施例的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法是对实施例1的进一步改进，具体地：
步骤S101之前还包括：
S100、基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的线性调制区域；
本实施例的SVPWM过调制方法还包括：
当目标电压矢量对应的电压幅值小于或者等于直流母线电压时，确定目标电压矢量落入线性调制区域；
在线性调制区域采用基于圆形磁链轨迹的SVPWM调制方法对目标电压矢量进行调制。
步骤S104包括：
S1041、根据目标电压矢量计算得到正六边形磁链轨迹中正六边形的目标边长；
具体地，计算目标边长对应的计算公式如下：
Figure BDA0002364444150000081
其中，l表示目标边长，Uref表示目标电压矢量；
S1042、根据目标边长计算得到基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间。
具体地，获取第一作用时间的步骤对应的计算公式如下：
Figure BDA0002364444150000082
其中，T0表示第一作用时间，Udc表示直流母线电压，T表示采样时间。
步骤S105包括：
S1051、获取目标电压矢量在αβ坐标系下对应的第一电压分量和第二电压分量；
S1052、根据第一电压分量和第二电压分量确定目标电压矢量所在的目标扇区；
目标占空比包括三相占空比，步骤S108包括：
分别根据三相占空比对目标电压矢量进行脉宽调制。
下面结合实例具体说明：
(1)划分出电压矢量调制区域中的线性调制区域和过调制区域
如图3和图4所示，图中为PWM(脉冲宽度调制)逆变器共有的八种工作状态，对应八个基本空间矢量，其中包括六个非零矢量(即有效工作矢量)U1-U6，其幅值为直流电压2/3Udc，相邻两个非零矢量在空间上相差π/3，另外包括两个零矢量U0和U7。六个非零矢量将空间电压矢量分为对称的六个扇区(I-VI扇区)，每个扇区对应π/3。
如图3所示，当目标电压矢量的幅值小于扇区正六边形的内切圆半径时，输出电压矢量轨迹为圆形，线电压为正弦波，SVPWM处于线性调制区域。
当目标电压矢量的幅值大于或者等于扇区正六边形的内切圆半径时，输出电压矢量轨迹为就不再为圆形，线电压波形发生畸变，SVPWM处于过调制区域，线性调制已不再适用，需要采用基于正六边形磁链轨迹的过调制方法进行调制。
如图4所示，SVPWM线性调制区域目标电压矢量的幅值Uref与直流母线电压Udc之比最大值为：
Figure BDA0002364444150000091
六边形磁链轨迹中目标电压与直流母线电压之比最大值为：
Figure BDA0002364444150000092
即六边形磁链轨迹过调制电压利用率相比SVPWM线性调制区提升约为百分之5。其中，目标电压在
Figure BDA0002364444150000093
与
Figure BDA0002364444150000094
之间的区域为过调制区，小于
Figure BDA0002364444150000095
的区域为线性调制区。
其中，SVPWM与正六边形磁链轨迹均遵循伏秒原则，区别在于SVPWM对应的磁链近似圆形，而正六边形磁链轨迹近似为正六边形。
采用伏秒平衡的原则，从目标电压矢量的整体控制效果上进行考虑，避免了将思维固化在对局部目标电压进行修正。
(2)根据Uref的大小计算得到正六边形磁链对应的正六边形边长及根据正六边形边长计算零矢量的作用时间。
当Uref沿着最大的正六边形变化时，对应电压利用率最大，其可以等效为相对应圆轨迹半径为：
Figure BDA0002364444150000101
此时T0＝0，T0为在正六边形边长上的作用时间。
当
Figure BDA0002364444150000102
时，Uref沿着最小的正六边形变化，最小的正六边形为过调制区的边界，其等效正六边形边长为：
Figure BDA0002364444150000103
此时T0＝(1-0.9523)*T，其中T为采样时间。
当Uref在
Figure BDA0002364444150000104
与
Figure BDA0002364444150000105
之间时，此时遵从伏秒原则，根据Uref的大小求出相对应正六变形的大小，并沿该边长大小的正六边形所求出的正六边形轨迹变化，具体地，根据如下公式计算得到正六边形的边长：
Figure BDA0002364444150000106
其中，l表示目标边长，Uref表示目标电压矢量；
根据如下公式计算得到零矢量的第一作用时间：
Figure BDA0002364444150000107
其中，T0表示第一作用时间，Udc表示直流母线电压，T表示采样时间。
(3)确定目标电压矢量Uref所在扇区
如图4所示，根据目标电压矢量Uref在αβ坐标系下对应的第一电压分量Uα和第二电压分量Uβ来确定目标电压矢量Uref所在的扇区，具体参见下表1：
Figure BDA0002364444150000116
由上表可知，目标电压矢量Uref落在不同扇区，其取决于Uβ，
Figure BDA0002364444150000111
Figure BDA0002364444150000112
和0的大小关系。通过设定如下条件：
Figure BDA0002364444150000113
即可以通过N的取值判断出目标电压矢量Uref所在的扇区，具体地见下表：
N 3 1 5 4 6 2
扇区号 I Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
(4)根据目标电压矢量及其所在扇区，得到所在扇区中相邻两个非零矢量的第二作用时间
1)当目标电压矢量Uref在第一扇区(I扇区)时：
时间上满足：T4+T6＝T-T0，根据正弦定理可得：
Figure BDA0002364444150000114
将上式展开，并且化成tan(θ)形式可得：
Figure BDA0002364444150000115
带入时间公式可得：
Figure BDA0002364444150000121
当θ＝0时，T6＝0，T4＝T-T0，当θ＝60°时，T4＝0，T6＝T-T0。
2)当目标电压矢量Uref在第二扇区(Ⅱ扇区)时：
时间上满足：T2+T6＝T-T0，根据正弦定理可得：
Figure BDA0002364444150000122
Figure BDA0002364444150000123
将上式展开，并且化成tan(θ)形式可得：
Figure BDA0002364444150000124
带入时间公式可得：
Figure BDA0002364444150000125
当θ＝90°时，
Figure BDA0002364444150000126
当θ＝120°时，T6＝0，T2＝T-T0。
3)当目标电压矢量Uref在第三扇区(Ⅲ扇区)时：
时间上满足：T2+T3＝T-T0，根据正弦定理可得：
Figure BDA0002364444150000131
Figure BDA0002364444150000132
将上式展开，并且化成tan(θ)形式可得：
Figure BDA0002364444150000133
带入时间公式可得：
Figure BDA0002364444150000134
当θ＝120°时，T3＝0，T2＝T-T0，当θ＝180°时，T2＝0，T3＝T-T0。
4)当目标电压矢量Uref在第四扇区(Ⅳ扇区)时：
时间上满足：T1+T3＝T-T0，根据正弦定理可得：
Figure BDA0002364444150000135
Figure BDA0002364444150000136
将上式展开，并且化成tan(θ)形式可得：
Figure BDA0002364444150000137
带入时间公式可得：
Figure BDA0002364444150000138
当θ＝180°时，T1＝0，T3＝T-T0，当θ＝240°时，T3＝0，T1＝T-T0。
5)当目标电压矢量Uref在第五扇区(Ⅴ扇区)时：
时间上满足：T1+T5＝T-T0，根据正弦定理可得：
Figure BDA0002364444150000141
Figure BDA0002364444150000142
将上式展开，并且化成tan(θ)形式可得：
Figure BDA0002364444150000143
带入时间公式可得：
Figure BDA0002364444150000144
当θ＝270°时，
Figure BDA0002364444150000145
当θ＝300°时，T1＝0，T5＝T-T0。
6)当目标电压矢量Uref在第六扇区(Ⅵ扇区)时：
时间上满足：T4+T5＝T-T0，根据正弦定理可得：
Figure BDA0002364444150000146
Figure BDA0002364444150000147
将上式展开，并且化成tan(θ)形式可得：
Figure BDA0002364444150000148
带入时间公式可得：
Figure BDA0002364444150000151
当θ＝300°时，T4＝0，T5＝T-T0，当θ＝360°时，T5＝0，T4＝T-T0。
(5)根据零矢量对应的第一作用时间和非零矢量对应的第二作用时间计算得到三相占空比；
1)当目标电压矢量Uref在第一扇区时：
Figure BDA0002364444150000152
2)当目标电压矢量Uref在第二扇区时：
Figure BDA0002364444150000153
3)当目标电压矢量Uref在第三扇区时：
Figure BDA0002364444150000161
4)当目标电压矢量Uref在第四扇区时：
Figure BDA0002364444150000162
5)当目标电压矢量Uref在第五扇区时：
Figure BDA0002364444150000163
6)当目标电压矢量Uref在第六扇区时：
Figure BDA0002364444150000164
(6)根据三相占空比，通过硬件电路实现三相PWM波形输出。
本实施例中，基于正六边形磁链轨迹划分出电压矢量调制区域的线性调制区域和过调制区域，对线性调制区域采用圆形磁链轨迹进行调制；对非线性调制区域采用正六边形磁链轨迹进行调制，具体根据目标电压矢量计算正六边形边长进而得到零矢量对应的作用时间、获取目标电压矢量所在扇区并计算得到每个扇区中相邻两个非零矢量的作用时间，最后根据两个作用时间获取三相占空比进而对每个扇区目标电压矢量进行脉宽调制，即在过调制区域能够很好地实现对目标电压矢量的过调制，从而能够有效地提高电压利用率，增大电机的最大输出扭矩。
实施例3
如图5所示，本实施例的永磁同步电机中的SVPWM过调制系统包括区域划分模块1、目标电压矢量获取模块2、判断模块3、第一作用时间获取模块4、目标扇区获取模块5、第二作用时间获取模块6、占空比计算模块7和调制模块8。
区域划分模块1用于基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的过调制区域；
目标电压矢量获取模块2用于获取永磁同步电机输出的目标电压矢量；
判断模块3用于判断目标电压矢量对应的电压幅值是否大于直流母线电压，若是，则确定目标电压矢量落入过调制区域；
其中，目标电压矢量沿着正六边形磁链轨迹变化；第一作用时间获取模块4用于根据目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间；
目标扇区获取模块5用于获取目标电压矢量所在的目标扇区；
第二作用时间获取模块6用于根据目标电压矢量和目标扇区，计算得到目标扇区中相邻两个非零矢量的第二作用时间；
占空比计算模块7用于根据第一作用时间和第二作用时间计算得到目标占空比；
调制模块8用于根据目标占空比对目标扇区的目标电压矢量进行脉宽调制。
本实施例中，基于正六边形磁链轨迹划分出电压矢量调制区域的过调制区域，对非线性调制区域采用正六边形磁链轨迹进行调制，具体根据目标电压矢量获取零矢量对应的作用时间、获取目标电压矢量所在扇区并计算得到每个扇区中相邻两个非零矢量的作用时间，最后根据两个作用时间获取三相占空比进而对每个扇区目标电压矢量进行脉宽调制，即在过调制区域能够很好地实现对目标电压矢量的过调制，从而能够有效地提高电压利用率，增大电机的最大输出扭矩。
实施例4
如图6所示，本实施例的永磁同步电机中的SVPWM过调制系统是对实施例3的进一步改进，具体地：
区域划分模块1还用于基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的线性调制区域；
判断模块3还用于当目标电压矢量对应的电压幅值小于或者等于直流母线电压时，确定目标电压矢量落入线性调制区域；
调制模块8还用于在线性调制区域采用基于圆形磁链轨迹的SVPWM调制方法对目标电压矢量进行调制。
第一作用时间获取模块4包括目标边长计算单元9和时间计算单元10。
目标边长计算单元9用于根据目标电压矢量计算得到正六边形磁链轨迹中正六边形的目标边长；
具体地，目标边长计算单元9计算得到目标边长的计算公式如下：
Figure BDA0002364444150000181
其中，l表示目标边长，Uref表示目标电压矢量。
时间计算单元10用于根据目标边长计算得到基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间。
具体地，第一作用发时间获取模块获取第一作用时间的计算公式如下：
Figure BDA0002364444150000191
其中，T0表示第一作用时间，Udc表示直流母线电压，T表示采样时间。
目标扇区获取模块5包括电压分量获取单元11和扇区确定单元12；
电压分量获取单元11用于获取目标电压矢量在αβ坐标系下对应的第一电压分量和第二电压分量；
扇区确定单元12用于根据第一电压分量和第二电压分量确定目标电压矢量所在的目标扇区。
目标占空比包括三相占空比；
调制模块8用于分别根据三相占空比对目标电压矢量进行脉宽调制。
具体地，可以结合实施例2中的实例具体说明本实施例的永磁同步电机中的SVPWM过调制系统的过调制过程，因此此处就不再赘述。
本实施例中，基于正六边形磁链轨迹划分出电压矢量调制区域的线性调制区域和过调制区域，对线性调制区域采用圆形磁链轨迹进行调制；对非线性调制区域采用正六边形磁链轨迹进行调制，具体根据目标电压矢量计算正六边形边长进而得到零矢量对应的作用时间、获取目标电压矢量所在扇区并计算得到每个扇区中相邻两个非零矢量的作用时间，最后根据两个作用时间获取三相占空比进而对每个扇区目标电压矢量进行脉宽调制，即在过调制区域能够很好地实现对目标电压矢量的过调制，从而能够有效地提高电压利用率，增大电机的最大输出扭矩。
实施例5
图7为本发明实施例5提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现实施例1或2中任意一实施例中的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法。图7显示的电子设备30仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图7所示，电子设备30可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备30的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器31、上述至少一个存储器32、连接不同系统组件(包括存储器32和处理器31)的总线33。
总线33包括数据总线、地址总线和控制总线。
存储器32可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)321和/或高速缓存存储器322，还可以进一步包括只读存储器(ROM)323。
存储器32还可以包括具有一组(至少一个)程序模块324的程序/实用工具325，这样的程序模块324包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
处理器31通过运行存储在存储器32中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本发明实施例1或2中任意一实施例中的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法。
电子设备30也可以与一个或多个外部设备34(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口35进行。并且，模型生成的设备30还可以通过网络适配器36与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图7所示，网络适配器36通过总线33与模型生成的设备30的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的设备30使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
实施例6
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现实施例1或2中任意一实施例中的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法中的步骤。
其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行实现实施例1或2中任意一实施例中的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法中的步骤。
其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种永磁同步电机中的SVPWM过调制方法，其特征在于，所述SVPWM过调制方法包括：
基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的过调制区域；
获取所述永磁同步电机输出的目标电压矢量；
判断所述目标电压矢量对应的电压幅值是否大于直流母线电压，若是，则确定所述目标电压矢量落入所述过调制区域；
其中，所述目标电压矢量沿着所述正六边形磁链轨迹变化；
根据所述目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间；
获取所述目标电压矢量所在的目标扇区；
根据所述目标电压矢量和所述目标扇区，计算得到所述目标扇区中相邻两个非零矢量的第二作用时间；
根据所述第一作用时间和所述第二作用时间计算得到目标占空比；
根据所述目标占空比对所述目标扇区的所述目标电压矢量进行脉宽调制。
2.如权利要求1所述的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法，其特征在于，所述根据所述目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间的步骤包括：
根据所述目标电压矢量计算得到所述正六边形磁链轨迹中正六边形的目标边长；
根据所述目标边长计算得到基本空间矢量中零矢量对应的所述第一作用时间。
3.如权利要求1所述的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法，其特征在于，所述获取所述目标电压矢量所在的目标扇区的步骤包括：
获取所述目标电压矢量在αβ坐标系下对应的第一电压分量和第二电压分量；
根据所述第一电压分量和所述第二电压分量确定所述目标电压矢量所在的目标扇区；和/或，
所述目标占空比包括三相占空比；
所述根据所述目标占空比对所述目标扇区的所述目标电压矢量进行脉宽调制的步骤包括：
分别根据三相占空比对所述目标电压矢量进行脉宽调制。
4.如权利要求2所述的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法，其特征在于，所述根据所述目标电压矢量计算得到所述正六边形磁链轨迹中正六边形的目标边长的步骤对应的计算公式如下：
Figure FDA0002364444140000021
其中，l表示所述目标边长，Uref表示所述目标电压矢量；
所述根据所述目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间的步骤对应的计算公式如下：
Figure FDA0002364444140000022
其中，T0表示所述第一作用时间，Udc表示所述直流母线电压，T表示采样时间。
5.如权利要求1所述的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法，其特征在于，所述基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的过调制区域的步骤之前还包括：
基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的线性调制区域；
所述SVPWM过调制方法还包括：
当所述目标电压矢量对应的电压幅值小于或者等于所述直流母线电压时，确定所述目标电压矢量落入所述线性调制区域；
在所述线性调制区域采用基于圆形磁链轨迹的SVPWM调制方法对所述目标电压矢量进行调制。
6.一种永磁同步电机中的SVPWM过调制系统，其特征在于，所述调制系统包括区域划分模块、目标电压矢量获取模块、判断模块、第一作用时间获取模块、目标扇区获取模块、第二作用时间获取模块、占空比计算模块和调制模块；
所述区域划分模块用于基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的过调制区域；
所述目标电压矢量获取模块用于获取所述永磁同步电机输出的目标电压矢量；
所述判断模块用于判断所述目标电压矢量对应的电压幅值是否大于直流母线电压，若是，则确定所述目标电压矢量落入所述过调制区域；
其中，所述目标电压矢量沿着所述正六边形磁链轨迹变化；所述第一作用时间获取模块用于根据所述目标电压矢量获取基本空间矢量中零矢量对应的第一作用时间；
所述目标扇区获取模块用于获取所述目标电压矢量所在的目标扇区；
所述第二作用时间获取模块用于根据所述目标电压矢量和所述目标扇区，计算得到所述目标扇区中相邻两个非零矢量的第二作用时间；
所述占空比计算模块用于根据所述第一作用时间和所述第二作用时间计算得到目标占空比；
所述调制模块用于根据所述目标占空比对所述目标扇区的所述目标电压矢量进行脉宽调制。
7.如权利要求6所述的永磁同步电机中的SVPWM过调制系统，其特征在于，所述第一作用时间获取模块包括目标边长计算单元和时间计算单元；
所述目标边长计算单元用于根据所述目标电压矢量计算得到所述正六边形磁链轨迹中正六边形的目标边长；
所述时间计算单元用于根据所述目标边长计算得到基本空间矢量中零矢量对应的所述第一作用时间。
8.如权利要求6所述的永磁同步电机中的SVPWM过调制系统，其特征在于，所述目标扇区获取模块包括电压分量获取单元和扇区确定单元；
所述电压分量获取单元用于获取所述目标电压矢量在αβ坐标系下对应的第一电压分量和第二电压分量；
所述扇区确定单元用于根据所述第一电压分量和所述第二电压分量确定所述目标电压矢量所在的目标扇区；和/或，
所述目标占空比包括三相占空比；
所述调制模块用于分别根据三相占空比对所述目标电压矢量进行脉宽调制。
9.如权利要求8所述的永磁同步电机中的SVPWM过调制系统，其特征在于，所述目标边长计算单元计算得到目标边长的计算公式如下：
Figure FDA0002364444140000041
其中，l表示所述目标边长，Uref表示所述目标电压矢量；
所述第一作用发时间获取模块获取第一作用时间的计算公式如下：
Figure FDA0002364444140000042
其中，T0表示所述第一作用时间，Udc表示所述直流母线电压，T表示采样时间。
10.如权利要求6所述的永磁同步电机中的SVPWM过调制系统，其特征在于，所述区域划分模块还用于基于正六边形磁链轨迹划分出永磁同步电机的电压矢量调制区域中的线性调制区域；
所述判断模块还用于当所述目标电压矢量对应的电压幅值小于或者等于直流母线电压时，确定所述目标电压矢量落入所述线性调制区域；
所述调制模块还用于在所述线性调制区域采用基于圆形磁链轨迹的SVPWM调制方法对所述目标电压矢量进行调制。
11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行计算机程序时实现权利要求1-5中任一项所述的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述的永磁同步电机中的SVPWM过调制方法的步骤。
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