SVPWM3L扇区分配及作用时间.docx
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SVPWM3L扇区分配及作用时间
表一
SVPWM算法是以合成电压矢量在XYZ平面三轴坐标系的旋转为基础的,其将平面坐标
系的360°划分为6个扇区,然后对于两电平而言,因为其量只有Ud/2和-Ud/2,三相上下
开关管的开关组合也只有23种,除去000、111这两个零电压矢量,还有6个大小为Ud的大电压矢量;而对于三电平,因为其量有Ud/2、0和-Ud/2,三相上下开关管的开关组合就
有33种,除去000、111、-1-1-1这三个零电压矢量,还有24个大小分别为2*Ud/3、sqrt(3)*Ud/3、Ud/3的矢量,其中2*Ud/3大矢量(PNN、PPNNPN、NPP、NNP、PNP)有六个,分别在A、B、C正反向坐标轴上,sqrt(3)*Ud/3中矢量(PONOPN、NPO、NOP、ONP、PNO)有六个,分别在相邻两个大矢量连接线的中点上,Ud/3小矢量(POO-ONNPPO-OONOPO-NON
OPP-NOOOOP-NNOPOP-ONO有12个,两两重叠在A、B、C正反坐标轴上。
PNO的含义,以A相为例,见下图一:
可以得出下表
S1
S2
S3
S4
A相开关状态值
1
1
0
0
P
0
1
1
0
O
0
0
1
1
N
因为开关状态除去零电压矢量外还有24种,其扇区在两电平的6大扇区的基础上,在
每个扇区内根据电压矢量大小隔成4个小区间。
图三
A区由VO、VI、V2合成;B区由VI、V7、V8合成;C区由VI、V2、V8合成;D区由V2、V8、V9合成。
根据伏秒平衡公式
啦*也*刼"£
,可以得到在
角时各小区的作用时间如下图五:
图三同下图四:
£
3
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2■血ffT*
甲-耐诚卫门*创讥
"论.—旳-L为
H-如iur晒
A4
3血
3初齐3-旳J*
图五
在图五的基础上,参照笔记上记载的各小区作用时间计算推导,建立在各个大扇区下各
小扇区的作用时间表如下图(所有的时间以下图为准,并且k为上图的调制比m,且
k2V):
v3Vdc
ll_
III
1*5吟-阿
即-亦町询1
仙£3
LZ
1一
A
ZH;卫圈¥-抑
小
口nit■扌啊
113
IM
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15
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m
珥卩“曲(gt旳]
叫T
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It
町&1血星亠口
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tmi
M畫iM*砰
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如-21■号5
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卯-U«H;讪
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叮卜卯■力
血
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打辈rini#-畀-n
血;
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UiF;灿彳■力
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TV4
KB
ca-ovtofji
J
rvj
;UW
JV6
则可以建立表二为:
VI
抽£■■鼻
Ml
邙|-如・.彳询|
V1
如;i
珥L-Ayf+创
M!
即-2*劣坤
V3
吒(1一盂由囱
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小
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V4
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VB
辽ri-jt4f”血
TjiAE?
-«-i)
V&
阿.吟旳
^[±lEind-l]
V|^
町1“uKy*^;
表二
电压
矢量
1
2
3
4
5
6
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
V0
1
1
1
1
1
1
V1
1
1
1
1
1
1
V2
1
1
1
1
1
1
V3
1
1
1
1
1
1
V4
1
1
1
1
1
1
V5
1
1
1
1
1
1
V6
1
1
1
1
1
1
V7
1
1
V8
1
1
1
V9
1
1
V10
1
1
1
V11
1
1
V12
1
1
1
V13
1
1
V14
1
1
1
V15
1
1
V16
1
1
1
V17
1
1
V18
1
1
1
因为24个矢量中包含6个大矢量、6个中矢量、12个成对的小矢量,其电压矢量由18
个。
结合表一,对应的开关状态如表三所示:
表二
Sa
Sb
Sc
电压矢量
合成矢量大小
ABC开关管值
1
0
0
0
V0
0
000
2
1
1
1
V0
0
PPP
3
-1
-1
-1
V0
0
NNN
4
1
0
0
V1
Ud/3
POO
5
1
1
0
V2
Ud/3
PPO
6
0
1
0
V3
Ud/3
OPO
7
0
1
1
V4
Ud/3
OPP
8
0
0
1
V5
Ud/3
OOP
9
1
0
1
V6
Ud/3
POP
10
0
-1
-1
V1
Ud/3
ONN
11
0
0
-1
V2
Ud/3
OON
12
-1
0
-1
V3
Ud/3
NON
13
-1
0
0
V4
Ud/3
NOO
14
-1
-1
0
V5
Ud/3
NNO
15
0
-1
0
V6
Ud/3
ONO
16
1
-1
-1
V7
2*Ud/3
PNN
17
1
0
-1
V8
sqrt(3)*Ud/3
PON
18
1
1
-1
V9
2*Ud/3
PPN
19
0
1
-1
V10
sqrt(3)*Ud/3
OPN
20
-1
1
-1
V11
2*Ud/3
NPN
21
-1
1
0
V12
sqrt(3)*Ud/3
NPO
22
-1
1
1
V13
2*Ud/3
NPP
23
-1
0
1
V14
sqrt(3)*Ud/3
NOP
24
-1
-1
1
V15
2*Ud/3
NNP
25
0
-1
1
V16
sqrt(3)*Ud/3
ONP
26
1
-1
1
V17
2*Ud/3
PNP
27
1
-1
0
V18
sqrt(3)*Ud/3
PNO
由表二和表三可以知道,确定了电压合成矢量是在哪个分区内,那么其相应的合成电压
矢量组就可以确定,然后由电压矢量组可以确定各相开关管的开关序列。
在三电平的SVPWM中,对于中点电位的控制也是重点,
1选择PNN来分析大矢量情况下的中点:
由图可知,大矢量对中点电压无影响。
2选择PON来分析中矢量情况下的中点:
中点电流iO等于B相负载电流,iO为正,C1充电,C2放电,中点电位下降;iO为负,C1放电,C2充电,中点电位上升。
中矢量对中点电压的影响取决于状态为O的那相负载的
电流流向,与P和N无关。
3选择POO和ONN来分析小矢量情况下的中点:
左图为ONN,右图为POO
ONN――中点电流iO等于A相负载电流,iO为正,C1充电,C2放电,中点电位下降;iO为负,C1放电,C2充电,中点电位上升。
POO一一中点电流iO等于A相负载电流的反向,iO为正,C1充电,C2放电,中点电位下降;iO为负,C1放电,C2充电,中点电位上升。
4零矢量时
%
*
由图可知,零矢量对中点电压也无影响。
由上可得小矢量与中点电流的对应关系为:
表四
矢量名
中点电流iO
iO为正时中点电压变化
对应矢量
正小矢量
POO
-ia
t
V1
OPO
-ib
t
V3
OOP
-ic
t
V5
OPP
ia
t
V4
POP
ib
t
V6
PPO
ic
t
V2
负小矢量
ONN
ia
J
V1
NON
ib
J
V3
NNO
ic
J
V5
NOO
-ia
J
V4
ONO
-ib
J
V6
OON
-ic
J
V2
对中点电位的偏移主要有硬件法(采用均压电路等箝位电容的中点电位)和软件法(采
集中点电压值和三相相电流,通过小矢量的冗余矢量注:
三电平共有27种合成电矢量,3个0矢量、6个大矢量、6个中矢量、12个小矢量。
12个小矢量两两一对,对应相同的三相线电压。
将这个12个小矢量的6个称为基本小矢量,那么其余的6个小矢量就称为冗余矢量来抑制中点偏移)两种。
将6大扇区,24个小扇区按内三角(D1、D5、D9、D13、D17、D21)、中三角(D3、D7、D11、D15、D19、D23)、夕卜三角(D2、D4、D6、D8、D10、D12、D14、D16、D18、D20、D22、D24)划分,可以建立表五(此表同表二):
表五一一内三角
Ta
Tb
Tc
Ta
Ta
Tc
Tb
Ta
Ta
Tc
Tb
Ta
Ta
Tb
Tc
Ta
D1
OOO
POO
PPO
PPP
PPP
PPO
POO
OOO
OOO
OON
ONN
NNN
NNN
ONN
OON
OOO
D5
OOO
OPO
PPO
PPP
PPP
PPO
OPO
OOO
OOO
OON
NON
NNN
NNN
NON
OON
OOO
D9
OOO
OPO
OPP
PPP
PPP
OPP
OPO
OOO
OOO
NOO
NON
NNN
NNN
NON
NOO
OOO
D13
OOO
OOP
OPP
PPP
PPP
OPP
OOP
OOO
OOO
NOO
NNO
NNN
NNN
NNO
NOO
OOO
D17
OOO
OOP
POP
PPP
PPP
POP
OOP
OOO
OOO
ONO
OON
NNN
NNN
OON
ONO
OOO
D21
000
P00
POP
PPP
PPP
P0P
P00
000
000
0N0
0NN
NNN
NNN
0NN
0N0
000
Ts2
Ts2
Ts2
Ts2
中三角
D2—D3
D3自身转换时
Ta
Tb
Tc
Tc
Ta
Tb
Ta
Tb
Tc
Ta
Tb
Tb
Ta
Tc
Tb
Ta
D3
0NN
00N
P0N
P0N
P00
PP0
PP0
P00
P0N
00N
0NN
0NN
00N
P0N
P00
PP0
D7
PP0
0P0
0PN
0PN
00N
N0N
N0N
00N
0PN
0P0
PP0
PP0
0P0
0PN
00N
N0N
D11
N0N
N00
NP0
NP0
0P0
0PP
0P0
0P0
NP0
N00
N0N
N0N
N00
NP0
0P0
0P0
D15
0PP
00P
N0P
N0P
N00
NN0
NN0
N00
N0P
00P
0PP
0PP
00P
N0P
N00
NN0
D19
NN0
0N0
0NP
0NP
00P
P0P
P0P
00P
0NP
0N0
NN0
NN0
0N0
0NP
00P
P0P
D23
P0P
P00
PN0
PN0
0N0
0NN
0NN
0N0
PN0
P00
P0P
P0P
P00
PN0
0N0
0NN
TsE
TsE
TsE
Ts2
外三角
Ta
Tb
Tc
Ta
Ta
Tc
Tb
Ta
D2
0NN
PNN
P0N
P00
P00
P0N
PNN
0NN
D4
PP0
PPN
P0N
00N
00N
P0N
PPN
PP0
D6
PP0
PPN
0PN
00N
00N
0PN
PPN
PP0
D8
N0N
NPN
0PN
0P0
0P0
0PN
NPN
N0N
D10
N0N
NPN
NP0
0P0
0P0
NP0
NPN
N0N
D12
0PP
NPP
NP0
N00
N00
NP0
NPP
0PP
D14
0PP
NPP
N0P
N00
N00
N0P
NPP
0PP
D16
NN0
NNP
N0P
00P
00P
N0P
NNP
NN0
D18
NN0
NNP
0NP
00P
00P
0NP
NNP
NN0
D20
P0P
PNP
0NP
0N0
0N0
0NP
PNP
P0P
D22
P0P
PNP
PN0
0N0
0N0
PN0
PNP
P0P
D24
0NN
PNN
PN0
P00
P00
PN0
PNN
0NN
Ts2
Ts2
注:
Ts2为一个载波周期,每个PWM调制周期含有两个载波周期
其中24个扇区与大扇区和小扇区的对应关系如小表六所示。
表六
D
大扇区-小扇区
D
大扇区-小扇区
D1
A-A1
D13
D-A1
D2
A-A2
D14
D-A2
D3
A-A3
D15
D-A3
D4
A-A4
D16
D-A4
D5
B-A1
D17
E-A1
D6
B-A2
D18
E-A2
D7
B-A3
D19
E-A3
D8
B-A4
D20
E-A4
D9
C-A1
D21
F-A1
D10
C-A2
D22
F-A2
D11
C-A3
D23
F-A3
D12
C-A4
D24
F-A4
从FPGA实现三电平的
SVPWM控制的角度出发,简单而言,只需要设定12个脉冲控制
引脚(1/0)注:
这些引脚以s1\s2\s3\s4(A)—
——s5\s6\s7\s8(B)——s9\s10\s11\s12(C)的顺序安排,即s1\s2对应模块IGBT1、s3\s4对应模块IGBT2;s5\s6对应模块IGBT3s7\s8
对应模块IGBT4;s9\s10对应模块IGBT5、s11\s12对应模块IGBT&IGBT1和IGBT2组成A相,IGBT1的P连接P,IGBT2的N连接N;IGBT3和IGBT4组成B相,IGBT3的P连接P,IGBT4的N
连接N;IGBT5和IGBT6组成C相,IGBT5的P连接P,IGBT6的N连接N。
其中,s1/s3互补;s2s4互补;s5s7互补;s3s8互补;s9/s11互补;s10/s12互补
由表五在确定
12个脉冲控制引脚即可。
好工作区间后,然后依据表五的时序来控制这对于扇区判断,首先设定:
表七
N
1
2
3
4
5
6
扇区
2
6
1
4
3
5
1
A1
Vr1
0(
0p
30
A1
1
VM
V
~Udc
2
30p
60
A1
2)
1
1如
A2
Vr2
0
V2
V
-V
UDC和
V
3
.3
-uDc
2
A3
Vnf
0,
Vr2
P0,Vr3
P0(
0P
30p
30
60
A31、
A32
Vr3
4
A4
Vr-
0
)
其中的A1、A2、A3、A4为各扇区的四个小区(其位置见图四)。
确定好合成电压矢量V*所处的扇区后,结合表五、表六来确定在这个小扇区内ABC三
相对应的开关状态,然后结合图五来确定各开关状态对应的时间。
FPGA要具有AD采样、数值运算、过流保护、脉冲生成三个基本功能。
简单实现:
1采样ABC电压
2生成坐标系下电压
3根据这个电压、锁相环的相位信息、公式来确定分区(第几扇区的第几小区)
4按对应的表格输出对应时间/占空比的脉冲组合附件:
1
大扇区判断
耳
]r
?
%
4
*
□
2
0伽加
(30化机1
小区域判断(以第1扇区为例)
3开关顺序表
ID
onnoonocopoock»oononn
JI1
o如ooo唤ppoapfloopcon
12
non II: nonooiioooopacwoooniron X onncsanpw.ptoptanOonOrui 【13 oortO0n咖咖酥opfioon H □Cmpanpwppopouponoon II* nonoon俚n也卿oonnon L.i5. oonpnn阿】poopoopnnottn ns mmopnppnppti斥opnm OOnjKmppflPtMTJpnEKifl006 nonnpnupnuptiupnjipnimmi I1J1 rwmrm IVI rkMjckmi*m>p4ippiMipikm>他町 1112 noocoo吹啊ofwiGoonw TV2 nnoimm>gftoopw們noiW3 E3 nonnoonpooponpincx>non [VJ nooaopoopo^poo^iiapnots HI4 noonpo •V: unonopuoptsppoopnopnz 1115 nortnpnnpocportponpnnon IV5 Eioono^nppcgpnpg^nopnoo [110 nciufiponppugp坤卫nponoo IV6 iuionnpimpoopihipnciphfhi VI EULOonyvkkj■jwenoniio VIIj UlUiCMHlpollpuppooINJI1ddu V2 viz uimmuooapooooooikjonn V3 nnuiukjtmpoupunpurwjmia VJJ uimpTL»ptwpvppew])notnu> V4 unouh卩oupjwpoopunpuno VI4 onnano呻poo凶oOflOOrtH V5 nru? nnpunpa叨nnpnfia V15 nn«'pnupnpfKippnppre? OTifl V6 on£>onpprtppoppnpurtpoffko VI& oruipunpmopoopnetpnnunn 4作用时间/占空比表 F< [II itr rri-2*seth- 2kT,M ii 臺. 二3> 2A7imt—-Si /Jl-Ixsni-+tfl] ui '*1
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