SVPWM-3L扇区分配及作用时间

1、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、PPN、NPN、NPP、NNP、PNP）有六个，分别在A、B、C正反向坐标轴上，sqr

2、t(3)*Ud/3中矢量（PON、OPN、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-ONN、PPO-OON、OPO-NON、OPP-NOO、OOP-NNO、POP-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：图一可以得出下表一：表一S1S2S3S4A相开关状态值1100P0110O0011N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。图二（2对应P；1对应O；0对应N）以第一扇区为例，在这个扇区里的分区情况见下图三：图三

3、A区由V0、V1、V2合成；B区由V1、V7、V8合成；C区由V1、V2、V8合成；D区由V2、V8、V9合成。图三同下图四：图四根据伏秒平衡公式，可以得到在角时各小区的作用时间如下图五：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）：则可以建立表二为：表二电压矢量123456ABCDABCDABCDABCDABCDABCDV0111111V1111111V2111111V3111111V4111111V5111111V6111111V711V8111V911V10111V1111V1

4、2111V1311V14111V1511V16111V1711V18111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：表三SaSbSc电压矢量合成矢量大小ABC开关管值1000V00OOO2111V00PPP3-1-1-1V00NNN4100V1Ud/3POO5110V2Ud/3PPO6010V3Ud/3OPO7011V4Ud/3OPP8001V5Ud/3OOP9101V6Ud/3POP100-1-1V1Ud/3ONN1100-1V2Ud/3OON12-10-1V3Ud/3NON13-100V4Ud/3NOO14-1-

5、10V5Ud/3NNO150-10V6Ud/3ONO161-1-1V72*Ud/3PNN1710-1V8sqrt(3)*Ud/3PON1811-1V92*Ud/3PPN1901-1V10sqrt(3)*Ud/3OPN20-11-1V112*Ud/3NPN21-110V12sqrt(3)*Ud/3NPO22-111V132*Ud/3NPP23-101V14sqrt(3)*Ud/3NOP24-1-11V152*Ud/3NNP250-11V16sqrt(3)*Ud/3ONP261-11V172*Ud/3PNP271-10V18sqrt(3)*Ud/3PNO由表二和表三可以知道，确定了电压合成矢量是在

6、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POOONN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

7、；iO为负，C1放电，C2充电，中点电位上升。POO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iOiO为正时中点电压变化对应矢量正小矢量POO-iaV1OPO-ibV3OOP-icV5OPPiaV4POPibV6PPOicV2负小矢量ONNiaV1NONibV3NNOicV5NOO-iaV4ONO-ibV6OON-icV2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

8、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）、外三角（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）：表五内三角TaTbTcTaTaTcTbTaTaTcTbTaTaTbTcTaD1OOOP

9、OOPPOPPPPPPPPOPOOOOOOOOOONONNNNNNNNONNOONOOOD5OOOOPOPPOPPPPPPPPOOPOOOOOOOOONNONNNNNNNNONOONOOOD9OOOOPOOPPPPPPPPOPPOPOOOOOOONOONONNNNNNNNONNOOOOOD13OOOOOPOPPPPPPPPOPPOOPOOOOOONOONNONNNNNNNNONOOOOOD17OOOOOPPOPPPPPPPPOPOOPOOOOOOONOOONNNNNNNOONONOOOOD21OOOPOOPOPPPPPPPPOPPOOOOOOOOONOONNNNNNNNONNONOOOOTs/

10、2Ts/2Ts/2Ts/2中三角D2D3D3自身转换时TaTbTcTcTaTbTaTbTcTaTbTbTaTcTbTaD3ONNOONPONPONPOOPPOPPOPOOPONOONONNONNOONPONPOOPPOD7PPOOPOOPNOPNOONNONNONOONOPNOPOPPOPPOOPOOPNOONNOND11NONNOONPONPOOPOOPPOPOOPONPONOONONNONNOONPOOPOOPOD15OPPOOPNOPNOPNOONNONNONOONOPOOPOPPOPPOOPNOPNOONNOD19NNOONOONPONPOOPPOPPOPOOPONPONONNONNO

11、ONOONPOOPPOPD23POPPOOPNOPNOONOONNONNONOPNOPOOPOPPOPPOOPNOONOONNTs/2Ts/2Ts/2Ts/2外三角TaTbTcTaTaTcTbTaD2ONNPNNPONPOOPOOPONPNNONND4PPOPPNPONOONOONPONPPNPPOD6PPOPPNOPNOONOONOPNPPNPPOD8NONNPNOPNOPOOPOOPNNPNNOND10NONNPNNPOOPOOPONPONPNNOND12OPPNPPNPONOONOONPONPPOPPD14OPPNPPNOPNOONOONOPNPPOPPD16NNONNPNOPOOPOO

12、PNOPNNPNNOD18NNONNPONPOOPOOPONPNNPNNOD20POPPNPONPONOONOONPPNPPOPD22POPPNPPNOONOONOPNOPNPPOPD24ONNPNNPNOPOOPOOPNOPNNONNTs/2Ts/2注：Ts/2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D1A-A1D13D-A1D2A-A2D14D-A2D3A-A3D15D-A3D4A-A4D16D-A4D5B-A1D17E-A1D6B-A2D18E-A2D7B-A3D19E-A3D8B-A4D

13、20E-A4D9C-A1D21F-A1D10C-A2D22F-A2D11C-A3D23F-A3D12C-A4D24F-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s1s2s3s4（A）s5s6s7s8（B）s9s10s11s12（C）的顺序安排，即s1s2对应模块IGBT1、s3s4对应模块IGBT2；s5s6对应模块IGBT3、s7s8对应模块IGBT4；s9s10对应模块IGBT5、s11s12对应模块IGBT6。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，

14、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；s2/s4互补；s5/s7互补；s6/s8互补；s9/s11互补；s10/s12互补，由表五在确定好工作区间后，然后依据表五的时序来控制这12个脉冲控制引脚即可。对于扇区判断，首先设定：和、根据下表七来确定合成电压矢量是在那个大扇区里面，表七N123456扇区261435结合下图：和然后设定：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

15、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2 小区域判断（以第1扇区为例）3 开关顺序表4 作用时间/占空比表由上图，设定Ts为1时，T1、T2、T3即为占空比。设定其中，则各小区内各作用矢量对应的作用时间/占空比表可以改成（其中，I、III、V扇区的时间和II、IV、VI扇区的时间分别相同）：I1I2I3I4I5I6TaTbTcII1II2II3II4I

16、I5II6TaTbTcIII1III2III3III4III5III6TaTbTcIV1IV2IV3IV4IV5IV6TaTbTcV1V2V3V4V5V6TaTbTcVI1VI2VI3VI4VI5VI6TaTbTc另外构建各小区内的作用矢量序列/三相开关状态序列为（以Ts为1）：I1I2I3I4I5I6矢量顺序V1-V2-V0-V1-V1-V0-V2-V1V2-V0-V1-V2-V2-V1-V0-V2V1-V2-V8-V1-V1-V8-V2-V1V2-V8-V1-V2-V2-V1-V8-V2V1-V7-V8-V1-V1-V8-V7-V1V2-V8-V9-V2-V2-V9-V8-V2开关状态顺序

17、ONN-OON-OOO-POO-POO-OOO-OON-ONNOON-OOO-POO-PPO-PPO-POO-OOO-OONONN-OON-PON-POO-POO-PON-OON-ONNOON-PON-POO-PPO-PPO-POO-PON-OONONN-PNN-PON-POO-POO-PON-PNN-ONNOON-PON-PPN-PPO-PPO-PPN-PON-OON作用矢量-作用时间安排V0-Ta V1-TbV2-TcV0-Ta V1-TbV2-TcV1-Ta V2-TbV8-TcV1-Ta V2-TbV8-TcV1-Ta V7-TbV8-TcV2-Ta V9-TbV8-TcII1II2I

18、I3II4II5II6矢量顺序V2-V0-V3-V2-V2-V3-V0-V2V3-V2-V0-V3-V3-V0-V2-V3V2-V10-V3-V2-V2-V3-V10-V2V3-V2-V10-V3-V3-V10-V2-V3V2-V10-V9-V2-V2-V9-V10-V1V3-V11-V10-V3-V3-V10-V11-V3开关状态顺序OON-OOO-OPO-PPO-PPO-OPO-OOO-OONNON-OON-OOO-OPO-OPO-OOO-OON-NONOON-OPN-OPO-PPO-PPO-OPO-OPN-OONNON-OON-OPN-OPO-OPO-OPN-OON-NONOON-OPN

19、-PPN-PPO-PPO-PPN-OPN-OONNON-NPN-OPN-OPO-OPO-OPN-NPN-NON作用矢量-作用时间安排V0-Ta V3-TbV2-TcV0-Ta V3-TbV2-TcV2-Ta V3-TbV10-TcV2-Ta V3-TbV10-TcV2-Ta V9-TbV10-TcV3-Ta V11-TbV10-TcIII1III2III3III4III5III6矢量顺序V3-V4-V0-V3-V3-V0-V4-V3V4-V0-V3-V4-V4-V3-V0-V4V3-V4-V12-V3-V3-V12-V4-V3V4-V12-V3-V4-V4-V3-V12-V4V3-V11-V1

20、2-V3-V3-V12-V11-V3V4-V12-V13-V4-V4-V13-V12-V4开关状态顺序NON-NOO-OOO-OPO-OPO-OOO-NOO-NONNOO-OOO-OPO-OPP-OPP-OPO-OOO-NOONON-NOO-NPO-OPO-OPO-NPO-NOO-NONNOO-NPO-OPO-OPP-OPP-OPO-NPO-NOONON-NPN-NPO-OPO-OPO-NPO-NPN-NONNOO-NPO-NPP-OPP-OPP-NPP-NPO-NOO作用矢量-作用时间安排V0-Ta V3-TbV4-TcV0-Ta V3-TbV4-TcV3-Ta V4-TbV12-TcV3-

21、Ta V4-TbV12-TcV3-Ta V11-TbV12-TcV4-Ta V13-TbV12-TcIV1IV2IV3IV4IV5IV6矢量顺序V4-V0-V5-V4-V4-V5-V0-V4V5-V4-V0-V5-V5-V0-V4-V5V4-V14-V5-V4-V4-V5-V14-V4V5-V4-V14-V5-V5-V14-V4-V5V4-V14-V13-V4-V4-V13-V14-V4V5-V15-V14-V5-V5-V14-V15-V5开关状态顺序NOO-OOO-OOP-OPP-OPP-OOP-OOO-NOONNO-NOO-OOO-OOP-OOP-OOO-NOO-NNONOO-NOP-OO

22、P-OPP-OPP-OOP-NOP-NOONNO-NOO-NOP-OOP-OOP-NOP-NOO-NNONOO-NOP-NPP-OPP-OPP-NPP-NOP-NOONNO-NNP-NOP-OOP-OOP-NOP-NNP-NNO作用矢量-作用时间安排V0-Ta V5-TbV4-TcV0-Ta V5-TbV4-TcV4-Ta V5-TbV14-TcV4-Ta V5-TbV14-TcV4-Ta V13-TbV14-TcV5-Ta V15-TbV14-TcV1V2V3V4V5V6矢量顺序V5-V6-V0-V5-V5-V0-V6-V5V6-V0-V5-V6-V6-V5-V0-V6V5-V6-V16-V5-V5-V16-V6-V5V6-V16-V5-V6-V6-V5-V16-V6V5-V15-V16-V5-V5-V16-V15-V5V6-V16-V17-V6-V6-V17-V16-V6开关状态顺序NNO-ONO-OOO-OOP-OOP-OOO-ON