分裂式可变调制波pwm过调制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电机电器与电力电子学领域，特别是一种分裂式可变调制波PWM过调 制方法。
【背景技术】
[0002] PWM过调制技术是指直流母线电压利用率最大化，其最大输出达到方波模式的一 种PWM技术。目前研宄较多的PWM过调制技术为SVPWM(Space Vector PWM空间电压矢量 脉宽调制）过调制技术。
[0003] 整个SVPWM的调制范围分为线性区与过调制区，相应PWM算法分述如下。
[0004] 1、线性区：SVPWM通过6个基本空间电压矢量将矢量空间划分为6个扇区，如图1 所不。基本矢量标号以abc为序，1代表该相上桥臂开通，0代表该相下桥臂开通。UMf代表 输出参考电压矢量，Θ为矢量旋转角。
[0005] 在每个开关周期Ts内，用所在扇区包含的两个基本空间电压矢量Ux、U xil与零矢 量U7、U8的线性组合去逼近待输出的U Mf，即
[0006] UrefTs=UxT^UxilVU7VU 8T0 (1)
[0007] (1)式中Ts= T i+TWT。，1\为U ^作用时间，T Auxil的作用时间，Ttl为零矢量 叫、％的作用时|W
【主权项】
1. 一种分裂式可变调制波PWM过调制方法，其特征在于：首先构建一分裂式可变调制 波，具体为：当调制度M= 1时，正弦调制波的幅值达到最大值，在所述正弦调制波上选择两 个A、B对称点将所述正弦调制波分割为主正弦波和侧正弦波两部分，所述主正弦波为A、B 两点间的中间曲线段，所述侧正弦波为A、B点外侧的曲线段；当调制度MG[1，4/JT]范围 内继续增大时，主正弦波幅值保持为1不变并扩大其周期，侧正弦波周期不变并增大其幅 值，使所述分裂式可变调制波与坐标横轴所围的面积随M的增大而继续增加；当调制度M= 4/ji时，所述分裂式可变调制波形趋向方波；将所述分裂式可变调制波对三角载波进行调 制，然后采用基于三相载波的PWM算法获得PWM过调制波；所述分裂式可变调制波的数学描 述如下：
式中，Um为侧正弦波幅值，
a为主正弦波与侧正弦波的 分界角，0为a的初始角，0 < 0彡31/2，0为主正弦波周期扩张角，0彡0彡JT/2 ;其 中a、|3、0三者关系满足
2. 根据权利要求1所述的一种分裂式可变调制波PWM过调制方法，其特征在于：所述 对三角载波进行调制的具体方法为： 首先定义调制度M为
式中A为线电压基波幅值，Ud。为直流母线电压； 根据调制度M的变化范围，PWM分两个调制区： 当MG[〇, 1]时，PWM处于线性区；调制波为幅值正比于M变化的正弦波，则PWM算法 与现有SPWM-致，即
P丽处于过调制区，相应的PWM脉冲计算公式如下式所示：
式中
，七"与t分别为半载波周期内的脉宽时间与间歇时间，
波周期值
_为载波比，《= 2 31f为调制波角频率；t为载波峰顶或谷底采样时刻。
3. 根据权利要求1所述的一种分裂式可变调制波PWM过调制方法，其特征在于：所述 基于三相载波的PWM算法由DSP器件的实时计算予以实现，具体步骤如下： 步骤S1 :将三相逆变主电路各相桥臂开关IGBT的控制极分别通过一驱动电路连接到DSP器件的六个引脚，所述六个引脚分别为PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6 ; 步骤S2 :由DSP的事件管理器EVA中的比较寄存器CMPR1、CMPR2、CMPR3分别控制a相、b相、c相桥臂的PWM输出； 步骤S3 :设置DSP的定时器T1为增减计数工作模式，其周期寄存器T1PR值设为载波 周期值T。的二分之一；使能定时器T1下溢及周期中断，即设置程序在每一载波周期发生两 次中断。程序由主程序和中断服务子程序构成；主程序计算载波比N及与此相关的调制度 M值，进而判别M值范围；当中断发生时，程序转入中断服务子程序中进行PWM实时计算； 步骤S4:DSP器件根据CMPR1、CMPR2、CMPR3中的数值控制各相桥臂的IGBT开关在每一 载波周期Tc内的开通与关断时间，使a、b、c点输出PWM电压波，三点间电压Uab、Ub。、UjP 为三相PWM线电压。
4. 根据权利要求3所述的一种分裂式可变调制波PWM过调制方法，其特征在于：所述 步骤S3中主程序的具体计算方式如下：当0 <M< 1时，则PWM处于线性区
9 =0,Um=M，计算调制波高为Mh=M;当1彡M彡4/JT时，为过调制区，则根据M值查表确 定a与仏，并计算得出0，保持调制波高Mh= 1不变。
5. 根据权利要求3所述的一种分裂式可变调制波PWM过调制方法，其特征在于：所述 步骤S3中的中断服务子程序具体步骤如下： 步骤S31 :计算当前采样点序号k值，即每发生一次中断对k值加1，接着计算的a相、 b相或c相调制波采样角度wt，当计算a相调制波采样角度时，
当计算b相调制 波采样角度时
当计算C相调制波采样角度时，
为载波比；步骤S32:判别调制波角度on处于调制波的何种波形范围，当0彡on彡a， 或jT-a彡《t彡3T+a，或23T-a彡《t彡231时，表明采样位置处于调制波的侧正弦波 部分，则分别按公式
计算a相、b相以及c相 上桥臂与下桥臂在每半个载波周期
内的开通时间；当a<?t< 31-a时，表明采样位 置处于调制波的主正弦波的正半波部分，则分别按公式
计算a相、b相以及c相上桥臂与下桥臂开通时间；当 31+a< 〈h_a时，表明采样位置处于调制波的主正弦波的负半波部分，贝1J分别按公 式
计算a相、b相 以及c相上桥臂与下桥臂开通时间，进而得出与该时间脉宽对应的比较值；并将a相、b相 以及c相的比较值分别存入比较寄存器CMPR1、CMPR2与CMPR3中。
6. 根据权利要求1所述的一种分裂式可变调制波PWM过调制方法，其特征在于：所述
7. 根据权利要求1所述的一种分裂式可变调制波PWM过调制方法，其特征在于：所述
【专利摘要】本发明涉及分裂式可变调制波PWM过调制方法，首先构建一分裂式可变调制波，当调制度M＝1时，在正弦调制波上选择两个A、B对称点将正弦调制波分割为主正弦波和侧正弦波两部分，主正弦波为A、B两点间的中间曲线段，侧正弦波为A、B点外侧的曲线段；当调制度M∈[1,4/π]范围内继续增大时，主正弦波幅值保持为1不变并扩大其周期，侧正弦波周期不变并增大其幅值，使分裂式可变调制波与横坐标轴所围的面积随M的增大而继续增加；当调制度M＝4/π时，分裂式可变调制波形趋向方波；将分裂式可变调制波对三角载波进行调制，进而得出三相PWM过调制波。本发明的过调制方法无需将过调制区划分为两个区间，每个区间又分别采用不同PWM算法，易于微处理器实现，有利于提高PWM计算的实时性与精度。
【IPC分类】H02M7-5387, H02M7-539, H02P27-08
【公开号】CN104779829
【申请号】CN201510161273
【发明人】王榕生
【申请人】福州大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月8日