專利名稱：基于25個(gè)電流空間矢量對(duì)直流源進(jìn)行調(diào)制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于電流型多電平逆變器實(shí)現(xiàn)方法，特 別是基于25個(gè)空間矢量的電流型逆變器，借助統(tǒng)一公式進(jìn)行調(diào)制的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的用于實(shí)現(xiàn)電流型多電平逆變器SVPWM控制的方法有兩種，一種是利用DSP 完成，另一種就是采用DSP+FPGA，并且是以DSP為主FPGA為輔，所用到的空間矢量通常為 19個(gè)。在實(shí)現(xiàn)SVPWM控制時(shí)，需要判斷空間矢量的組合，然后以5段或7段的順序輸出，每 個(gè)空間矢量作用時(shí)間的計(jì)算公式也不一樣，作用時(shí)間也是隨機(jī)的，這樣如果用DSP來(lái)完成 這些任務(wù)，則實(shí)時(shí)性難以保證。在控制的時(shí)候首先要判斷空間參考矢量處于的三角形區(qū)域， 然后選擇與該三角形區(qū)域?qū)?yīng)的三個(gè)基本空間矢量，參考矢量位于某一區(qū)域時(shí)，計(jì)算時(shí)選 擇對(duì)應(yīng)的三個(gè)空間矢量。那么就用到對(duì)應(yīng)的一組公式。在所有空間矢量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，共有 108個(gè)這樣的公式，不易實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了簡(jiǎn)化電流型多電平逆變器的調(diào)制控制方式，降低處理的復(fù)雜 度的技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于25個(gè)電流空間矢量對(duì)直流源進(jìn)行調(diào)制的方法，通過(guò)仔細(xì)研究， 盡管各個(gè)公式不同，但其中有一些元素是相同的，那么我們就將相同的元素用一個(gè)新的變 量來(lái)代替，將108個(gè)公式化簡(jiǎn)為一個(gè)統(tǒng)一處理的公式算法，通過(guò)輸入系數(shù)來(lái)達(dá)到相同的結(jié)^ o本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，基于25個(gè)電流空間矢量對(duì)直流源進(jìn) 行調(diào)制的方法，以上方法是借助CPU以及配套管理軟件程序?qū)崿F(xiàn)的，CPU通過(guò)存儲(chǔ)有參考矢 量的第一存儲(chǔ)單元以及對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)有采樣周期的第二存儲(chǔ)單元進(jìn)行計(jì)算及控制調(diào)制時(shí)間，上 述的方法是將25個(gè)空間矢量進(jìn)行編碼、排序，形成專用數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)任意電流源進(jìn)行調(diào)制的 步驟包括①、將25個(gè)空間矢量分為6個(gè)大扇區(qū)，在每個(gè)扇區(qū)中分為6個(gè)區(qū)域，對(duì)以上每個(gè)區(qū) 域進(jìn)行編碼，存儲(chǔ)在第三存儲(chǔ)單元；②、在第四存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有固定系數(shù)組，對(duì)固定系數(shù)組進(jìn)行編碼，并與以上36 個(gè)區(qū)域形成一對(duì)一映射關(guān)系，生成中間向量表存儲(chǔ)在專用存儲(chǔ)單元；③、調(diào)用第一存儲(chǔ)單元中的參考矢量，并借助6組公式算法計(jì)算形成6個(gè)中間參考 量，并存儲(chǔ)在第五存儲(chǔ)單元；④、調(diào)用第二存儲(chǔ)單元中的采樣周期、第五存儲(chǔ)單元的中間參考量、以及四存儲(chǔ)單 元中的固定系數(shù)組，存儲(chǔ)在中間存儲(chǔ)單元；⑤、借助配套的公式以及CPU的計(jì)算，在中間存儲(chǔ)單元中計(jì)算調(diào)制時(shí)間，完成調(diào)制 過(guò)程。本發(fā)明包括基本空間矢量的形成，空間矢量的選取，矢量輸出順序的確定，各矢量作用時(shí)間的計(jì)算，對(duì)應(yīng)各矢量的開(kāi)關(guān)輸出。將空間矢量的選取原則與矢量輸出順序進(jìn)行統(tǒng) 一編碼，將編碼結(jié)果放在一存儲(chǔ)器里，運(yùn)行時(shí)根據(jù)扇區(qū)和區(qū)域的判斷結(jié)果去存儲(chǔ)器里調(diào)用 相應(yīng)的空間矢量，速度快，方便簡(jiǎn)單。由于空間矢量的組合有3*12共36種，而每一組合有3 個(gè)公式，所以共有108個(gè)公式，本發(fā)明將108個(gè)公式用一個(gè)通用公式來(lái)代替，很好地解決了 這一問(wèn)題。本發(fā)明的有益效果將復(fù)雜的矢量選取與空間矢量的輸出原則方與一存儲(chǔ)器里， 調(diào)用方便，易于用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)；將108個(gè)計(jì)算公式用一個(gè)通用公式來(lái)代替，大大降低了計(jì)算 難度，以及簡(jiǎn)化系統(tǒng)存儲(chǔ)空間的結(jié)構(gòu)。
圖1是本發(fā)明中25個(gè)空間矢量的分布以及扇區(qū)劃分示意圖。圖1中，I、II、III、IV、V、VI分別是6個(gè)大扇區(qū)，(1)、(2)、(3、)……(12)分別是 12個(gè)小扇區(qū)，1、2、3、4、5、6分別是每個(gè)大扇區(qū)中劃分的區(qū)域。
具體實(shí)施例方式基于25個(gè)電流空間矢量對(duì)直流源進(jìn)行調(diào)制的方法，以上方法是借助CPU以及配 套管理軟件程序?qū)崿F(xiàn)的，CPU通過(guò)存儲(chǔ)有參考矢量的第一存儲(chǔ)單元以及對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)有采樣周 期的第二存儲(chǔ)單元進(jìn)行計(jì)算及控制調(diào)制時(shí)間，上述的方法是將25個(gè)空間矢量進(jìn)行編碼、排 序，形成專用數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)任意電流源進(jìn)行調(diào)制的步驟包括①、將25個(gè)空間矢量分為6個(gè)大扇區(qū)，在每個(gè)扇區(qū)中分為6個(gè)區(qū)域，對(duì)以上每個(gè)區(qū) 域進(jìn)行編碼，存儲(chǔ)在第三存儲(chǔ)單元；②、在第四存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有固定系數(shù)組，對(duì)固定系數(shù)組進(jìn)行編碼，并與以上36 個(gè)區(qū)域形成一對(duì)一映射關(guān)系，生成中間向量表存儲(chǔ)在專用存儲(chǔ)單元；③、調(diào)用第一存儲(chǔ)單元中的參考矢量，并借助6組公式算法計(jì)算形成6個(gè)中間參考 量，并存儲(chǔ)在第五存儲(chǔ)單元；④、調(diào)用第二存儲(chǔ)單元中的采樣周期、第五存儲(chǔ)單元的中間參考量、以及四存儲(chǔ)單 元中的固定系數(shù)組，存儲(chǔ)在中間存儲(chǔ)單元；⑤、借助配套的公式以及CPU的計(jì)算，在中間存儲(chǔ)單元中計(jì)算調(diào)制時(shí)間，完成調(diào)制 過(guò)程。上述的固定系數(shù)組中系數(shù)有6項(xiàng)，分別對(duì)應(yīng)步驟③中的6個(gè)中間參考量。在具體實(shí)施時(shí)，配套統(tǒng)一公式采用T = (D0X+D1Y+D2Z+D3L+D4ff+D5N+C) Ts，其中T代 表空間矢量的調(diào)制時(shí)間，D0, D” D2、D3、D4、D5是對(duì)應(yīng)的系數(shù)，編為一組，C是常數(shù)項(xiàng)，Ts是參 考矢量的周期，請(qǐng)看表1，表1是現(xiàn)有技術(shù)中采用108個(gè)公式分別進(jìn)行控制的實(shí)施例，下面舉 出一部分加以說(shuō)明表 1
4 參看表1和圖1，表1中列舉了第⑵、⑷、(6)小扇區(qū)中區(qū)域1，區(qū)域3，區(qū)域5的 公式，盡管各個(gè)公式不同，但其中有一些元素是相同的，那么我們就將相同的元素用一個(gè)新 的變量來(lái)代替，如下
通過(guò)上面的變量代替我們可以得到以下表2中的公式表2 接著再對(duì)表2的內(nèi)容進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)。每個(gè)公式都由一個(gè)常數(shù)項(xiàng)和一個(gè)帶系數(shù)的變 量組成，常數(shù)項(xiàng)包括1，-1，2，0共4種，系數(shù)也有0，1，2，-1，-2共5種，那么公式雖然很多，但 只不過(guò)是常數(shù)項(xiàng)和系數(shù)不同而已，則我們將每個(gè)公式的常數(shù)項(xiàng)和系數(shù)提出來(lái)放入一個(gè)ROM 中，選取不同的公式只需選擇ROM中不同的數(shù)據(jù)而已。這樣就將108個(gè)公式統(tǒng)一為一個(gè)公 式T = (D0X+D1Y+D2Z+D3L+D4ff+D5N+C) Ts由于系數(shù)組是固定的，因此當(dāng)調(diào)制時(shí)只需要通過(guò)向量表將存儲(chǔ)的固定系數(shù)組調(diào) 用，即可得到108項(xiàng)公式中的任意一項(xiàng)，如果某時(shí)刻的系數(shù)組值為1，0，0，0，0，0，1則對(duì)應(yīng)得 公式為T = X+C。
權(quán)利要求
基于25個(gè)電流空間矢量對(duì)直流源進(jìn)行調(diào)制的方法，以上方法是借助CPU以及配套管理軟件程序?qū)崿F(xiàn)的，CPU通過(guò)存儲(chǔ)有參考矢量的第一存儲(chǔ)單元以及對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)有采樣周期的第二存儲(chǔ)單元進(jìn)行計(jì)算及控制調(diào)制時(shí)間，其特征在于所述的方法是將25個(gè)空間矢量進(jìn)行編碼、排序，形成專用數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)任意電流源進(jìn)行調(diào)制的步驟包括①、將25個(gè)空間矢量分為6個(gè)大扇區(qū)，在每個(gè)扇區(qū)中分為6個(gè)區(qū)域，對(duì)以上每個(gè)區(qū)域進(jìn)行編碼，存儲(chǔ)在第三存儲(chǔ)單元；②、在第四存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有固定系數(shù)組，對(duì)固定系數(shù)組進(jìn)行編碼，并與以上36個(gè)區(qū)域形成一對(duì)一映射關(guān)系，生成中間向量表存儲(chǔ)在專用存儲(chǔ)單元；③、調(diào)用第一存儲(chǔ)單元中的參考矢量，并借助6組公式算法計(jì)算形成6個(gè)中間參考量，并存儲(chǔ)在第五存儲(chǔ)單元；④、調(diào)用第二存儲(chǔ)單元中的采樣周期、第五存儲(chǔ)單元的中間參考量、以及四存儲(chǔ)單元中的固定系數(shù)組，存儲(chǔ)在中間存儲(chǔ)單元；⑤、借助配套的公式以及CPU的計(jì)算，在中間存儲(chǔ)單元中計(jì)算調(diào)制時(shí)間，完成調(diào)制過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于25個(gè)電流空間矢量對(duì)直流源進(jìn)行調(diào)制的方法，其特征在 于所述的固定系數(shù)組中系數(shù)有6項(xiàng)，分別對(duì)應(yīng)步驟③中的6個(gè)中間參考量。
全文摘要
基于25個(gè)電流空間矢量對(duì)直流源進(jìn)行調(diào)制的方法，簡(jiǎn)化電流型多電平逆變器的調(diào)制控制方式，降低處理的復(fù)雜度的技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，以上方法是借助CPU以及配套管理軟件程序?qū)崿F(xiàn)的，CPU通過(guò)存儲(chǔ)有參考矢量的第一存儲(chǔ)單元以及對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)有采樣周期的第二存儲(chǔ)單元進(jìn)行計(jì)算及控制調(diào)制時(shí)間，上述的方法是將25個(gè)空間矢量進(jìn)行編碼、排序，形成專用數(shù)據(jù)庫(kù)，本發(fā)明包括基本空間矢量的形成，空間矢量的選取，矢量輸出順序的確定，各矢量作用時(shí)間的計(jì)算，對(duì)應(yīng)各矢量的開(kāi)關(guān)輸出，將空間矢量的選取原則與矢量輸出順序進(jìn)行統(tǒng)一編碼，將編碼結(jié)果放在一存儲(chǔ)器里，運(yùn)行時(shí)根據(jù)扇區(qū)和區(qū)域的判斷結(jié)果去存儲(chǔ)器里調(diào)用相應(yīng)的空間矢量，速度快，方便簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H02M7/44GK101895220SQ20101019116
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者劉岫嶺, 常國(guó)祥, 李雯, 王歡, 祈紅巖, 郭殿林 申請(qǐng)人:黑龍江科技學(xué)院