CN103095166B - 一种空间矢量脉冲宽度调制方法和调制设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种空间矢量脉冲宽度调制方法和调制设备，涉及控制领域，能够在三电平拓扑中中点电压不对称的情况下，使空间矢量脉冲宽度调制输出理想的调制波形。其方法为：通过根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与开关周期内的电压对应的空间矢量图，根据空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例，按照作用时间比例正小矢量扇区和负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制。本发明实施例用于空间矢量脉冲宽度调制方法。

Description

一种空间矢量脉冲宽度调制方法和调制设备

技术领域

本发明涉及控制领域，尤其涉及一种空间矢量脉冲宽度调制方法和调制设备。

背景技术

在三相逆变电路中，三电平拓扑已经广泛应用于变频器、不断电电源供应器、功率因数校正、静止无功补偿器等场合。SVPWM(SpaceVector PWM，空间矢量脉冲宽度调制)调制技术在三电平拓扑中也得到了广泛应用。在现有的SVPWM调制中，中点电压对称是其主要特点。对称三电平空间矢量的特点，是空间矢量图对称性非常好，各矢量三角形为等边三角形，各扇区为60°对称，可以输出理想的调制波形。如果中点电压不对称，则无法输出理想的调制波形。

现有技术中要求空间矢量图的图形完全对称，也就是要求三电平拓扑中的中点电压平衡，一旦不平衡，将会产生计算误差，输出波形将会产生畸变。更严重的情况下，中点电压不对称，计算将产生严重错误，输出SVPWM波形将会严重畸变。传统的SVPWM调制技术正是利用了对称图形的特点来完成各矢量作用时间的计算的，而传统的算法无法应用在中点电压不平衡的场合。

另外，一般情况下，在实际应用中，算法必须增加中点电压平衡控制。由于要求空间矢量图是理想对称图形，必然要求中点电压平衡控制算法快速响应，同时对硬件要求较高，譬如对电容容量就要求大。由于控制***的滞后，特别是在***动态变化的条件下，中点电压不平衡会导致输出波形严重畸变，直接影响中点电压平衡控制。

发明内容

本发明的实施例提供一种空间矢量脉冲宽度调制方法和调制设备，能够在三电平拓扑中中点电压不对称的情况下，使空间矢量脉冲宽度调制输出理想的调制波形。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种空间矢量脉冲宽度调制方法，包括：

根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与所述开关周期内的电压对应的空间矢量图；

根据所述空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据所述空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区的作用时间比例，所述正小矢量使得所述三相逆变电路的中点电压升高，所述负小矢量使得所述三相逆变电路的中点电压降低；

按照所述作用时间比例，对所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制。

在第一种可能实现的方式中，结合第一方面，所述设置所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区的作用时间比例包括：

设置在进行空间矢量脉冲宽度调制时，所述正小矢量扇区所占用开关周期数与所述负小矢量扇区所占用开关周期数的比例。

在第二种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式，所述按照所述作用时间比例，对所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制包括：

在一个开关周期内，根据所述作用时间比例与所述开关周期，获取所述正小矢量扇区中各个矢量的作用时间；或者，获取所述负小矢量扇区中各个矢量的作用时间；

按照所述正小矢量扇区中各个矢量的作用时间，或者，所述负小矢量扇区中各个矢量的作用时间进行空间矢量脉冲宽度调制。

在第三种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式，所述按照所述作用时间比例，对所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制包括：

根据所述作用时间比例合成虚拟矢量；

按照所述虚拟矢量划分扇区；

根据按照所述虚拟矢量划分的扇区获取除所述正小矢量和所述负小矢量之外各个矢量以及所述虚拟矢量的作用时间；

根据所述虚拟矢量、所述正小矢量和所述负小矢量，以及所述正小矢量和所述负小矢量之外各个矢量以及所述虚拟矢量的作用时间，所述虚拟矢量与所述正小矢量和所述负小矢量的对应关系获取所述正小矢量和所述负小矢量作用时间；

在一个开关周期内，按照所述正小矢量扇区中各个矢量的作用时间，或者，所述负小矢量扇区中各个矢量的作用时间进行空间矢量脉冲宽度调制。

在第四种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第三种可能实现的方式，所述虚拟矢量与所述正小矢量和所述负小矢量的对应关系包括：

V_xt_x＝V₊t₊+V_-t_-，其中，V_x表示所述虚拟矢量，t_x表示所述虚拟矢量的作用时间，V₊表示所述正小矢量，t₊表示所述正小矢量的作用时间，V_-表示所述负小矢量，t_-表示所述负小矢量的作用时间。

第二方面，提供一种设备，包括：

矢量图获取单元，用于根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与所述开关周期内的电压对应的空间矢量图；

第一扇区获取单元，用于根据所述空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据所述空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区的作用时间比例，所述正小矢量使得所述三相逆变电路的中点电压升高，所述负小矢量使得所述三相逆变电路的中点电压降低；

调制单元，用于按照所述作用时间比例，对所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制。

在第一种可能实现的方式中，结合第二方面，在设置所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区的作用时间比例时，所述第一扇区划分单元具体用于：

设置在进行空间矢量脉冲宽度调制时，所述正小矢量扇区所占用开关周期数与所述负小矢量扇区所占用开关周期数的比例。

在第二种可能实现的方式中，结合第二方面或第二方面的第一种可能实现的方式，所述调制单元包括：

时间获取单元，用于在一个开关周期内，根据所述作用时间比例与所述开关周期，获取所述正小矢量扇区中各个矢量的作用时间；或者，获取所述负小矢量扇区中各个矢量的作用时间；

脉冲调制单元，用于按照所述正小矢量扇区中各个矢量的作用时间，或者，所述负小矢量扇区中各个矢量的作用时间进行空间矢量脉冲宽度调制。

在第三种可能实现的方式中，结合第二方面或第二方面的第一种可能实现的方式，所述调制单元包括：

矢量合成单元，用于根据所述作用时间比例合成虚拟矢量；

第二扇区划分单元，用于按照所述虚拟矢量划分扇区；

所述时间获取单元，用于根据按照所述虚拟矢量划分的扇区获取除所述正小矢量和所述负小矢量之外各个矢量以及所述虚拟矢量的作用时间；

所述时间获取单元还用于根据所述虚拟矢量、所述正小矢量和所述负小矢量，以及所述正小矢量和所述负小矢量之外各个矢量以及所述虚拟矢量的作用时间，所述虚拟矢量与所述正小矢量和所述负小矢量的对应关系获取所述正小矢量和所述负小矢量作用时间；

所述脉冲调制单元，用于在一个开关周期内，按照所述正小矢量扇区中各个矢量的作用时间，或者，所述负小矢量扇区中各个矢量的作用时间进行空间矢量脉冲宽度调制。

在第四种可能实现的方式中，结合第一方面或第一方面的第三种可能实现的方式，所述虚拟矢量与所述正小矢量和所述负小矢量的对应关系包括：

V_xt_x＝V₊t₊+V_-t_-，其中，V_x表示所述虚拟矢量，t_x表示所述虚拟矢量的作用时间，V₊表示所述正小矢量，t₊表示所述正小矢量的作用时间，V_-表示所述负小矢量，t_-表示所述负小矢量的作用时间。

本发明实施例提供一种空间矢量脉冲宽度调制方法和调制设备，通过根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与开关周期内的电压对应的空间矢量图，根据空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例，按照作用时间比例正小矢量扇区和负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制，能够在三电平拓扑中中点电压不对称的情况下，使空间矢量脉冲宽度调制输出理想的调制波形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种空间矢量脉冲宽度调制方法流程示意图；

图2为本发明又一实施例提供的一种空间矢量脉冲宽度调制方法流程示意图；

图3为本发明又一实施例提供的一种三电平空间矢量图；

图4为本发明又一实施例提供的一种空间矢量扇区划分示意图；

图5为本发明又一实施例提供的又一种空间矢量扇区划分示意图；

图6为本发明又一实施例提供的又一种空间矢量扇区划分示意图；

图7为本发明又一实施例提供的一种调制设备结构示意图；

图8为本发明又一实施例提供的又一种调制设备结构示意图；

图9为本发明又一实施例提供的又一种调制设备结构示意图；

图10为本发明又一实施例提供的一种调制设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种空间矢量脉冲宽度调制方法，如图1所示，包括：

S101、调制设备根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与开关周期内的电压对应的空间矢量图。

其中，三电平逆变器的输出性能主要取决于调制算法，由于SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulator，空间电压矢量调制)技术有易于数字实现、电压利用率高以及输出波形谐波含量低等优点，因此在三电平逆变器电路中，其开关状态可以用空间矢量图来进行说明。

另外，该调制设备可以应用于逆变器、UPS(Uninterruptible PowerSupply，不断电电源供应器)以及SVC(Static Var Compensator，静止无功补偿装置)等场合。

S102、调制设备根据空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例，正小矢量使得三相逆变电路的中点电压升高，所述负小矢量使得三相逆变电路的中点电压降低。

S103、调制设备按照作用时间比例，对正小矢量扇区和负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制。

本发明实施例提供一种空间矢量脉冲宽度调制方法，通过根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与开关周期内的电压对应的空间矢量图，根据空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例，按照作用时间比例正小矢量扇区和负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制，能够在三电平拓扑中中点电压不对称的情况下，使空间矢量脉冲宽度调制输出理想的调制波形。

本发明又一实施例提供一种空间矢量脉冲宽度调制方法，如图2所示，包括：

S201、调制设备根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与开关周期内的电压对应的空间矢量图。

具体的，在三相逆变电路中，三电平逆变器电压矢量可以分为大矢量、中矢量、小矢量和零矢量。其中，大矢量为6个，中矢量为6个，小矢量为12个，零矢量为3个。在一个开关周期内，中点电压平衡时，三电平空间矢量图为完全对称空间矢量图，而当中点电压不平衡时，其空间矢量图为完全不对称图形，如图3所示。图形会随着中点电压的变化而变化，当不平衡加大时，重合的小矢量向两个极点位置移动，即正小矢量向矢量图中的零点靠近，负小矢量向矢量图的外圈靠近，对应在三相逆变电路中将使得逆变电路的中点电压不平衡。

极端情况下，三电平空间矢量变为两电平状态。同时，中矢量也不在对称的位置上，而是向两个长矢量的位置偏移。这样，不同的矢量处理方式，将会产生不同的电压矢量调制模式。

S202、调制设备根据空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区。

其中，中点电压平衡的任务就是要在一个控制周期中控制流经中点的平均中点电流为零，使得在每个控制周期中电容电压的变化为零。在各个空间矢量对中点电压的影响中，不同的矢量对中点电压的影响是不一样的，其中，零矢量对中点电压大小无影响，中矢量和大矢量是按照负载的条件来影响中点电压平衡控制的，而负小矢量可以使得中点电压降低，正小矢量可以使得中点电压升高，而每对小矢量产生的输出线电压是相同的，对于中点电压的影响是相反的，进而中点电压控制的关键就在于采用合适的小矢量来产生平衡电容电压。

为了减少逆变器输出的谐波含量，三电平逆变器一般采用最近三矢量合成方式。首先，确定参考矢量位于哪一个三角形内，根据方位角信息可以判定参考矢量位于哪一扇区。按照最近三矢量合成规则选择空间电压矢量，并计算每个矢量的作用时间。可以选择该三角形顶点所对应的电压矢量来合成参考矢量。其中，参考矢量可以为目的输出矢量，包括要输出的矢量长度以及在空间矢量图中的位置，对应在电路中，就是要输出的中点电压大小和偏移位置。

示例性的，当中点电压不平衡时，假设要输出的参考矢量位于完全不对称空间矢量图中的I扇区中，不重合的正负小矢量将I扇区划分为了不同的小扇区，分别为A扇区、B扇区、C扇区和D扇区。其中，V_ref为参考矢量，其长度为矢量的大小，θ角为参考矢量的偏移角度位置。具体的，如图4所示，可以先用正小矢量V₁₊和V₂₊来划分I扇区，这样，根据最近三矢量合成规则，V_ref可以由矢量V₁₊、V₇和V₁₃来合成，即顶点V₁₊、V₇和V₁₃所在的矢量可以来合成参考矢量，其所在的矢量开关可以影响中点电压的平衡控制。而后，如图5所示，再用负小矢量V_1-和V_2-来划分I扇区，根据最近三矢量合成规则，V_ref可以由矢量V₀、V_1-和V_2-来合成，即顶点V₀、V_1-和V_2-所在的矢量可以来合成参考矢量，其所在的矢量开关可以影响中点电压的平衡控制。

在三相逆变电路中，输出的交流电映射到空间矢量图中，在一个周期内，参考矢量在0°-360°的矢量图中旋转，这样，获取了I扇区的矢量合成规则，可以获取参考矢量在I扇区时的电压平衡控制方法，同理，当参考矢量位于其他扇区时，也可以对输出的电压平衡进行控制。

S203、调制设备设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例，而后执行S204或S206。

具体的，正小矢量对扇区进行划分后，用来合成参考矢量的各个矢量，通过控制其所在的开关的作用时间可以升高中点电压来控制参考矢量的偏移位置；负小矢量对扇区进行划分后，用来合成参考矢量的各个矢量，通过控制其所在的开关作用时间可以降低中点电压来控制参考矢量的偏移位置，这样，用来合成参考矢量的不同矢量对中点电压的影响是不一样的，从而通过控制矢量作用时间的比例就可以控制中点电压的偏移方向。

S204、调制设备在一个开关周期内，根据作用时间比例与开关周期，获取正小矢量扇区中各个矢量的作用时间；或者，获取负小矢量扇区中各个矢量的作用时间。

示例性的，当参考矢量位于I扇区时，获取正小矢量所在的I扇区各个矢量的作用时间可以通过以下方式来得到：

由于参考矢量在I扇区内，可以由矢量V₀、V₁₃和V₁₄来合成。根据矢量合成原理获取公式一如下：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_{13}=\mathrm{kT}\sin (\frac{\mathrm{\π}}{3}-\mathrm{\θ})\\ t_{14}=\mathrm{kT}\sin \left(\mathrm{\θ}\right)\\ t_0=T-t_{13}-t_{13}\end{array}\right.$

其中，t₁₃、t₁₄和t₀分别表示矢量V₀、V₁₃和V₁₄的作用时间，T_s为开关周期，T表示矢量V₀、V₁₃和V₁₄的总作用时间，k为调制比，θ表示参考矢量的偏移角度位置。

这样，可以获取矢量V₀、V₁₃和V₁₄的作用时间，再根据三矢量合成规则，参考矢量在以顶点为V₁₊、V₁₃、V₇组成的三角形扇区内，即可以由矢量V₁₊、V₁₃、V₇来合成参考矢量，在I扇区的αβ坐标系中，矢量V₁₊、V₁₃、V₇可以由V₁₃和V₁₄来表示，以此获取公式二如下：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_{1+}=x_1{V}_{13}+y_1{V}_{14}\\ V_7=x_2{V}_{13}+y_2{V}_{14}\\ V_{13}=x_3{V}_{13}+y_3{V}_{14}\end{array}\right.$

其中，x₁、y₁表示矢量V₁₊在V₁₃、V₁₄上的坐标，x₂、y₂表示矢量V₇在V₁₃、V₁₄上的坐标，x₃、y₃表示矢量V₁₃在V₁₃、V₁₄上的坐标。

根据公式一和公式二，将公式一和公式二联合方程组并求解，可以得到：

$\left[\begin{array}{c}{t}_{1+}\\ t_7\\ t_{13}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{t}_{13}\\ t_{14}\\ T\end{array}\right]{\left[\begin{array}{ccc}{x}_1& x_2& x_3\\ y_1& y_2& y_3\\ 1& 1& 1\end{array}\right]}^{-1}$

其中，t_i+表示矢量V₁₊的作用时间，t₇表示矢量V₇的作用时间，t₁₃表示矢量V₁₃的作用时间。

这样，获取了合成矢量V₁₊、V₁₃、V₇的作用时间，就可以控制中点电压的平衡或偏移。

同样，上述方法可以获取负小矢量划分扇区后，根据参考矢量的三矢量合成规则，获取各个矢量的作用时间。进而，在一个周期内，参考矢量位于其他扇区时，在正负小矢量划分扇区后，可以获取其他扇区各个矢量的作用时间，以此来控制中点电压的偏移位置，可以使得中点电压在不对称情况下控制中点电压平衡，或者控制中点电压的偏移。

S205、调制设备按照正小矢量扇区中各个矢量的作用时间，或者，负小矢量扇区中各个矢量的作用时间进行空间矢量脉冲宽度调制。

具体的，参考矢量方向是连续变化的，需要不断的获取各个矢量的作用时间。通过多次开关切换，利用电压空间矢量可以直接生成三相脉冲宽度调制波形。其中，中点电压偏移位置的控制可以用控制环路来获取，即以中点电压的偏移位置为目标，以中点电压的当前位置为反馈量，通过PI(Proportion Integration，比例积分)控制环路的输出矢量的时间比例来调节当前中点电压的偏移位置。PI控制为滞后控制，其中的P(Proportion，比例)控制可以按比例反应***的偏差，***一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用来减少偏差。比例作用大，可以加快调节和减少误差。I(Integration，积分)控制可以使***消除稳态误差，提高无差度。

S206、调制设备根据作用时间比例合成虚拟矢量。

示例性的，上述方法为通过正小矢量来划分扇区，再通过负小矢量来划分扇区，或者通过负小矢量来划分扇区，再通过正小矢量来划分扇区，来获取划分扇区后的合成矢量，通过合成矢量对应的矢量开关的作用时间比例来控制中点电压的平衡或偏移。此外，也可以通过将正小矢量和负小矢量按比例合成一个虚拟矢量，通过虚拟矢量和扇区所在的其他矢量来划分扇区。

其中，虚拟矢量与正小矢量和负小矢量的对应关系可以包括：V_xt_x＝V₊t₊+V_-t_-，其中，V_x表示虚拟矢量，t_x表示虚拟矢量的作用时间，V₊表示正小矢量，t₊表示正小矢量的作用时间，V_-表示负小矢量，t_-表示负小矢量的作用时间。

S207、调制设备按照虚拟矢量划分扇区。

示例性的，如图6所示，若参考矢量位于完全不对称空间矢量图中的I扇区中，虚拟矢量V_x与其他小矢量同样可以将I扇区划分为A扇区、B扇区、C扇区和D扇区。当参考矢量位于C扇区内时，可以通过获取V_2x、V_1x和V₇的矢量作用时间来控制中点电压的平衡或偏移。这样，扇区只进行一次划分，可以简化调制算法，同样可以控制中点电压的平衡或偏移。

S208、调制设备根据按照虚拟矢量划分的扇区获取除正小矢量和负小矢量之外各个矢量以及虚拟矢量的作用时间。

具体的，在调制算法当中，虚拟矢量只是用来简化调制算法，而在实际电路的运行当中，虚拟矢量不存在与其对应的矢量开关。实际中，可以按照用来合成虚拟矢量所对应的正负小矢量所划分后的各个矢量的作用时间比例来进行中点电压的平衡或偏移的，其调制算法与S204类似，不再赘述。

S209、调制设备根据虚拟矢量、正小矢量和负小矢量，以及正小矢量和负小矢量之外各个矢量以及虚拟矢量的作用时间，虚拟矢量与正小矢量和负小矢量的对应关系获取正小矢量和负小矢量作用时间。

其中，可以根据虚拟矢量与正小矢量和负小矢量的对应关系V_xt_x＝V₊t₊+V_-t_-，获取V_1xt_1x＝V₁₊V₁₊V_1-t_1-，V_2xt_2x＝V₂₊t₂₊+V_2-t_2-。其中，V_x表示虚拟矢量，V_1x表示虚拟正矢量，V_2x表示虚拟负矢量，t_x表示虚拟矢量的作用时间，t_1x表示虚拟正矢量的作用时间，t_2x表示虚拟负矢量的作用时间。

S210、调制设备在一个开关周期内，按照正小矢量扇区中各个矢量的作用时间，或者，负小矢量扇区中各个矢量的作用时间进行空间矢量脉冲宽度调制。

综上所述，在三相逆变电路中，当中点电压不对称，无法输出理想的调制波形时，对应在完全不对称的三电平空间矢量图中，在一个开关周期内，可以通过正小矢量的作用时间与负小矢量的作用时间比例来进行空间矢量的脉冲宽度调制，与三相逆变电路的各个控制开关映射，可以通过控制各个开关的作用时间比例和作用顺序，若要输出平衡电压，可以通过该调制算法获取平衡电压控制，得到正确的输出波形；若要输出不平衡电压，可以通过该调制算法获取电压偏移控制，同样可以得到正确的输出波形，使得空间矢量脉冲宽度调制可以输出理想的调制波形。

需要说明的是，该调制算法可以应用于三相三电平逆变电路的空间矢量脉冲宽度调制，也可以应用但不限于I型三电平逆变电路和T型三电平逆变电路中。

本发明实施例提供一种空间矢量脉冲宽度调制方法，通过根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与开关周期内的电压对应的空间矢量图，根据空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例，按照作用时间比例正小矢量扇区和负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制，能够在三电平拓扑中中点电压不对称的情况下，使空间矢量脉冲宽度调制输出理想的调制波形。

本发明又一实施例提供一种调制设备01，如图7所示，包括：

矢量图获取单元011，用于根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与开关周期内的电压对应的空间矢量图。

第一扇区获取单元012，用于根据空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例，正小矢量使得三相逆变电路的中点电压升高，所述负小矢量使得三相逆变电路的中点电压降低。

调制单元013，用于按照作用时间比例，对正小矢量扇区和负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制。

进一步的，在设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例时，第一扇区划分单元012可以具体用于：

设置在进行空间矢量脉冲宽度调制时，正小矢量扇区所占用开关周期数与负小矢量扇区所占用开关周期数的比例。

再进一步的，如图8所示，调制单元013可以包括：

时间获取单元0131，用于在一个开关周期内，根据作用时间比例与开关周期，获取正小矢量扇区中各个矢量的作用时间；或者，获取负小矢量扇区中各个矢量的作用时间；

脉冲调制单元0132，用于按照正小矢量扇区中各个矢量的作用时间，或者，负小矢量扇区中各个矢量的作用时间进行空间矢量脉冲宽度调制。

再进一步的，如图9所示，调制单元013可以包括：

矢量合成单元0133，用于根据作用时间比例合成虚拟矢量。

第二扇区划分单元0134，用于按照虚拟矢量划分扇区。

时间获取单元0131，用于根据按照虚拟矢量划分的扇区获取除正小矢量和负小矢量之外各个矢量以及虚拟矢量的作用时间。

时间获取单元0131还用于根据虚拟矢量、正小矢量和负小矢量，以及正小矢量和负小矢量之外各个矢量以及虚拟矢量的作用时间，虚拟矢量与正小矢量和负小矢量的对应关系获取正小矢量和负小矢量作用时间。

脉冲调制单元0132，用于在一个开关周期内，按照正小矢量扇区中各个矢量的作用时间，或者，负小矢量扇区中各个矢量的作用时间进行空间矢量脉冲宽度调制。

更进一步的，虚拟矢量与正小矢量和负小矢量的对应关系可以包括：

V_xt_x＝V₊t₊+V_-t_-，其中，Vx表示虚拟矢量，t_x表示虚拟矢量的作用时间，V₊表示正小矢量，t₊表示正小矢量的作用时间，V_-表示负小矢量，t_-表示负小矢量的作用时间。

本发明实施例提供一种调制设备，通过根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与开关周期内的电压对应的空间矢量图，根据空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例，按照作用时间比例正小矢量扇区和负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制，能够在三电平拓扑中中点电压不对称的情况下，使空间矢量脉冲宽度调制输出理想的调制波形。

本发明又一实施例提供一种调制设备02，如图10所示，该设备02包括：

处理器(processor)021，通信接口(Communications Interface)022，存储器(Memory)023，控制总线024。

处理器021，通信接口022，存储器023通过控制总线024完成相互间的通信。

通信接口022，用于与网元通信。

处理器021，用于执行程序025，具体可以执行上述图1或图2所示的方法实施例中的相关步骤。

采样单元026，和逆变单元027，采样单元026用于获取外部电网的电流的数据信息和电压的数据信息，逆变单元027用于执行空间矢量脉冲宽度调制中目标矢量这一输出结果，形成控制环路来获取输出电压值。

具体地，程序025可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。

处理器021可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

存储器023，用于存放程序025。存储器023可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。程序025具体可以包括：

根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与开关周期内的电压对应的空间矢量图；

根据空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例，正小矢量使得三相逆变电路的中点电压升高，所述负小矢量使得三相逆变电路的中点电压降低；

按照作用时间比例，对正小矢量扇区和负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制。

程序025中各模块的具体实现可以参见图7、图8以及图9所示实施例中的相应模块，在此不赘述。

本发明实施例提供一种调制设备，通过根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与开关周期内的电压对应的空间矢量图，根据空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置正小矢量扇区和负小矢量扇区的作用时间比例，按照作用时间比例正小矢量扇区和负小矢量扇区进行空间矢量脉冲宽度调制，能够在三电平拓扑中中点电压不对称的情况下，使空间矢量脉冲宽度调制输出理想的调制波形。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的连接可以是通过一些接口，可以是电气，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的设备和***中，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。且上述的各单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种空间矢量脉冲宽度调制方法，其特征在于，包括：

根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与所述开关周期内的电压对应的空间矢量图；

根据所述空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据所述空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区的作用时间比例，所述正小矢量使得所述三相逆变电路的中点电压升高，所述负小矢量使得所述三相逆变电路的中点电压降低；

根据所述作用时间比例合成虚拟矢量；

按照所述虚拟矢量划分扇区；

根据按照所述虚拟矢量划分的扇区获取除所述正小矢量和所述负小矢量之外各个矢量的作用时间以及所述虚拟矢量的作用时间；

根据所述正小矢量和所述负小矢量、所述虚拟矢量，以及所述正小矢量和所述负小矢量之外各个矢量的作用时间以及所述虚拟矢量的作用时间，所述虚拟矢量与所述正小矢量和所述负小矢量的对应关系获取所述正小矢量和所述负小矢量作用时间；

在一个开关周期内，按照所述正小矢量扇区中各个矢量的作用时间，或者，所述负小矢量扇区中各个矢量的作用时间进行空间矢量脉冲宽度调制；

其中，所述虚拟矢量与所述正小矢量和所述负小矢量的对应关系包括：

V_xt_x＝V₊t₊+V_-t_-，其中，V_x表示所述虚拟矢量，t_x表示所述虚拟矢量的作用时间，V₊表示所述正小矢量，t₊表示所述正小矢量的作用时间，V_-表示所述负小矢量，t_-表示所述负小矢量的作用时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区的作用时间比例包括：

设置在进行空间矢量脉冲宽度调制时，所述正小矢量扇区所占用开关周期数与所述负小矢量扇区所占用开关周期数的比例。

3.一种调制设备，其特征在于，包括：

矢量图获取单元，用于根据三相逆变电路在一个开关周期内的电压获取与所述开关周期内的电压对应的空间矢量图；

第一扇区获取单元，用于根据所述空间矢量图中的正小矢量获取正小矢量扇区，根据所述空间矢量图中的负小矢量获取负小矢量扇区，并设置所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区的作用时间比例，所述正小矢量使得所述三相逆变电路的中点电压升高，所述负小矢量使得所述三相逆变电路的中点电压降低；

矢量合成单元，用于根据所述作用时间比例合成虚拟矢量；

第二扇区划分单元，用于按照所述虚拟矢量划分扇区；

时间获取单元，用于根据按照所述虚拟矢量划分的扇区获取除所述正小矢量和所述负小矢量之外各个矢量的作用时间以及所述虚拟矢量的作用时间；

所述时间获取单元还用于根据所述虚拟矢量、所述正小矢量和所述负小矢量，以及所述正小矢量和所述负小矢量之外各个矢量的作用时间以及所述虚拟矢量的作用时间，所述虚拟矢量与所述正小矢量和所述负小矢量的对应关系获取所述正小矢量和所述负小矢量作用时间；

脉冲调制单元，用于在一个开关周期内，按照所述正小矢量扇区中各个矢量的作用时间，或者，所述负小矢量扇区中各个矢量的作用时间进行空间矢量脉冲宽度调制；

其中，所述虚拟矢量与所述正小矢量和所述负小矢量的对应关系包括：

V_xt_x＝V₊t₊+V_-t_-，其中，V_x表示所述虚拟矢量，t_x表示所述虚拟矢量的作用时间，V₊表示所述正小矢量，t₊表示所述正小矢量的作用时间，V_-表示所述负小矢量，t_-表示所述负小矢量的作用时间。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，在设置所述正小矢量扇区和所述负小矢量扇区的作用时间比例时，所述第一扇区获取单元具体用于：

设置在进行空间矢量脉冲宽度调制时，所述正小矢量扇区所占用开关周期数与所述负小矢量扇区所占用开关周期数的比例。