本发明属于电力电子控制技术领域，尤其涉及一种开关优化控制的5段式svpwm调制方法。
背景技术：
空间矢量控制svpwm广泛应用于不间断电源(ups)、储能变流器(pcs)、光伏逆变器(solarinverter)、静止无功发生器(svg)、有源电力滤波器(apf)等电力电子装备中电力电子功率器件的pwm控制领域。svpwm控制方法相对于spwm控制具有更高的直流母线利用率，因此得到了广泛的应用。
在svpwm技术应用中，又分7段式和5段式svpwm控制。其中，7段式svpwm每段pwm周期均以零矢量开始，因此其pwm输出周期间没有电平矢量的突变，输出谐波含量较小；而5段式svpwm调制方法开关动作次数较少，因此开关损耗较小。
考虑到7段式谐波含量小、5段式开关损耗小的优点，本发明在5段式基础上，将合成5段式svpwm的零序突变矢量进行平滑处理，以实现满足5段式开关损耗的基础上，进一步减小其调制谐波含量。
技术实现要素：
本发明公开一种5段式svpwm调制方法，将传统5段式svpwm调制波各空间矢量突变点，利用直线或弧线各种分段线段进行平滑处理，从而抑制空间电压矢量的突变，达到降低5段式svpwm谐波含量的目的，用于ups、光伏逆变器、储能变流器等电力电子设备的pwm控制领域。
进一步地，设计一种零序信号加入调制波，一种优化的5段式svpwm零序信号生成及优化的5段式svpwm调制方法，具体步骤如下：
(1)将三相调制信号通过归一化后为va(t)、vb(t)、vc(t)∈[0，1]；
(2)计算获得归一化三相调制信号的最大值vmax(t)、最小值
vmin(t)，并计算vp(t)、vn(t)信号备查，令：
vmax(t)＝max(va(t) vb(t) vc(t))
vmin(t)＝min(va(t) vb(t) vc(t))
(3)计算vp(t)、vn(t)绝对值最小者计算vpn(t)信号备查，为表述方便这里采用c语言中条件运算符进行表示：
vpn(t)＝|vp(t)|>|vn(t)|？vn(t):vp(t)
(4)计算-va(t)、-vb(t)、-vc(t)三者信号的中间值vmid(t)：
vmid(t)＝max(min(-ua(t),-ub(t)),min(max(-ua(t),-ub(t)),-uc(t)))
(5)取vpn(t)、vmid(t)绝对值最小者，计算获得零序信号：
z0(t)＝|vpn(t)|>|vmid(t)|？vmid(t):vpn(t)
(6)最后，将计算所得零序电压z0(t)加入每相电压形成三相svpwm调制波波形，实现所述一种5段式svpwm调制方法：
本发明即在传统5段式svpwm基础上利用各种分段线段(直线或弧线)对各波形的突变点进行平滑，抑制空间电压矢量的突变，从而在保证原有5段式小开关损耗的基础上，进一步减小svpwm的输出谐波含量，因此svpwm的谐波含量可以得到优化。同时，在调制信号过零附近，传统5段式svpwm调制的突变信号，在优化5段式svpwm调制信号变成零，即可进一步降低拓扑的开关损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是传统7段式svpwm调制方法及其调制零序信号；
图2是传统5段式svpwm调制方法及其调制零序信号；
图3是本发明5段式svpwm调制方法及其调制零序信号；
图4是两种5段式调制波差异对比；
图5是两种5段式调制波对应pwm波形对比；
图6是两种5段式调制波对应pwm谐波成分效果对比；
图7是两种5段式调制波差异对比(小调制比)；
图8是两种5段式调制波对应pwm波形对比(小调制比)；
图9是两种5段式调制波对应pwm谐波成分效果对比(小调制比)。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，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。
传统7段式与5段式svpwm调制常用方法除通过、利用各类拓扑输出开关扇区空间电压矢量之间关系计算作用时间外，还可通过对输出目标电压注入零序电压形成相应调制电压的方法来实现svpwm调制。本发明采用目标电压注入特殊零序电压方式实现一种优化的5段式svpwm调制方法，用于ups、光伏逆变器、储能变流器等电力电子设备的pwm控制领域。以传统7段式和5段式零序电压注入svpwm调制方法进行说明，设三相电压为式(1)所示：
传统7段式与5段式零序注入svpwm方法是利用三相电压计算零序电压z0(t)，然后根据式(2)将计算所得零序电压z0(t)加入每相电压形成三相svpwm调制波波形，这样调制输出pwm波形即可实现对应的svpwm。
其中，传统7段式零序电压z0(t)计算方法如式(3)所示：
所得传统7段式零序信号与三相调制信号归一化后的波形如图1所示。
传统5段式零序电压z0(t)计算方法如式(4)所示：
式中：
所得传统5段式零序信号与三相调制信号归一化后的波形如图2所示。
从传统5段式svpwm波形可见，传统5段式svpwm波形与其零序信号波形均存在波形突变问题，即svpwm存在空间电压矢量的突变，导致5段式svpwm波形谐波含量大。
本发明即在传统5段式svpwm基础上利用各种分段线段(直线或弧线)对各波形的突变点进行平滑，抑制空间电压矢量的突变，从而在保证原有5段式小开关损耗的基础上，进一步减小svpwm的输出谐波含量，优化的5段式svpwm零序信号及调制波形如图3所示。对比图2可见，图3中零序信号与三相调制信号各波形突变点均得到有效平滑，因此svpwm的谐波含量可以得到优化。同时，在调制信号过零附近，传统5段式svpwm调制的突变信号，在优化5段式svpwm调制信号变成零，即可进一步降低拓扑的开关损耗。
如图4所示，本发明在传统5段式svpwm基础上利用各种分段线段(直线或弧线)对各波形的突变点进行平滑，从而抑制空间电压矢量的突变，达到降低5段式svpwm谐波含量的目的。因此设计一个性能良好的零序信号是实现本发明的关键所在，下面作为本发明的实施例给出能满足上述要求的一种设计方法。
具体步骤如下：
1、设三相调制信号，通过归一化后为va(t)、vb(t)、vc(t)∈[0，1]；
2、计算获得归一化三相调制信号的最大值vmax(t)、最小值vmin(t)，并计算vp(t)、vn(t)信号备查，令：
vmax(t)＝max(va(t) vb(t) vc(t))(6)
vmin(t)＝min(va(t) vb(t) vc(t))(7)
3、计算vp(t)、vn(t)绝对值最小者计算vpn(t)信号备查，为表述方便这里采用c语言中条件运算符进行表示：
vpn(t)＝|vp(t)|>|vn(t)|？vn(t):vp(t)(9)
4、计算-va(t)、-vb(t)、-vc(t)三者信号的中间值vmid(t)，计算中间值方法很多，本发明给出一种计算方法：
vmid(t)＝max(min(-ua(t),-ub(t)),min(max(-ua(t),-ub(t)),-uc(t)))(10)
5、取vpn(t)、vmid(t)绝对值最小者，计算获得零序信号：
z0(t)＝|vpn(t)|>|vmid(t)|？vmid(t):vpn(t)(11)
6、最后，根据式(2)将计算所得零序电压z0(t)加入每相电压形成三相svpwm调制波波形，实现本发明实现的一种5段式svpwm调制方法：
通过上述方法形成优化后的5段式svpwm波形与传统5段式svpwm波形对比如图5所示，各波形对应谐波含量对比如图6所示，计算对比各波形thdv可知，优化后的5段式svpwm波形较传统方式要小。特别是在小调制比情况下，如图7所示，传统5段式svpwm调制矢量突变情况更加明显，而优化后5段svpwm调制矢量相对平滑，两种调制对应pwm对比波形如图8所示。对比两种调制方法pwm波频谱如图9所示，本发明采用方法可以显著降低svpwm调制谐波含量。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明发明的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种5段式svpwm调制方法，其特征在于：将5段式svpwm调制波各空间矢量突变点，利用直线或弧线各种分段线段进行平滑处理，抑制空间电压矢量的突变，降低5段式svpwm谐波含量。
2.根据权利要求1所述的一种5段式svpwm调制方法，其特征在于：设计一种零序信号加入调制波，得到一种优化的5段式svpwm零序信号生成及优化的5段式svpwm调制方法，具体步骤如下：
1)将三相调制信号通过归一化后为va(t)、vb(t)、vc(t)∈[0，1]；
2)计算获得归一化三相调制信号的最大值vmax(t)、最小值vmin(t)，并计算vp(t)、vn(t)信号备查，令：
vmax(t)＝max(va(t) vb(t) vc(t))
vmin(t)＝min(va(t) vb(t) vc(t))
3)计算vp(t)、vn(t)绝对值最小者计算vpn(t)信号备查，采用c语言中条件运算符进行表示：
vpn(t)＝|vp(t)|>|vn(t)|？vn(t):vp(t)
4)计算-va(t)、-vb(t)、-vc(t)三者信号的中间值vmid(t)：
vmid(t)＝max(min(-ua(t),-ub(t)),min(max(-ua(t),-ub(t)),-uc(t)))
5)取vpn(t)、vmid(t)绝对值最小者，计算获得零序信号：
z0(t)＝|vpn(t)|>|vmid(t)|？vmid(t):vpn(t)
6)最后，将计算所得零序电压z0(t)加入每相电压形成三相svpwm调制波波形：
