SVPWM-3L扇区分配及作用时间

图一

可以得出下表一：

表一

S1 1 0 0 S2 1 1 0 S3 0 1 1 S4 0 0 1 A相开关状态值 P O 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。

图二——（2对应P；1对应O；0对应N）

以第一扇区060为例，在这个扇区里的分区情况见下图三：

图三

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

k2V*3VDC）：

则可以建立表二为：

表二

电压矢量 V0 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V14 V15 V16 V17 V18 1 A B C 1 1 1 1 1 1 1 1 1 D 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 A B C 1 1 1 D 1 1 1 A 1 1 1 1 1 1 3 B C 1 1 1 D 1 1 1 A 1 1 1 1 1 1 4 B C 1 1 1 D 1 1 1 A 1 1 1 B 1 1 1 5 C 1 1 1 D 1 1 1 A 1 1 1 B 1 1 1 6 C 1 1 1 D 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：

表三

1 2 3 4 5 Sa 0 1 -1 1 1 Sb 0 1 -1 0 1 Sc 0 1 -1 0 0 电压矢量 V0 V0 V0 V1 V2 合成矢量大小 0 0 0 Ud/3 Ud/3 ABC开关管值 OOO PPP NNN POO PPO 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 0 0 0 1 0 0 -1 -1 -1 0 1 1 1 0 -1 -1 -1 -1 -1 0 1 1 1 1 0 0 -1 0 0 0 -1 -1 -1 0 1 1 1 1 1 0 -1 -1 -1 -1 0 1 1 1 -1 -1 -1 0 0 0 -1 -1 -1 -1 -1 0 1 1 1 1 1 0 V3 V4 V5 V6 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V14 V15 V16 V17 V18 Ud/3 Ud/3 Ud/3 Ud/3 Ud/3 Ud/3 Ud/3 Ud/3 Ud/3 Ud/3 2*Ud/3 sqrt(3)*Ud/3 2*Ud/3 sqrt(3)*Ud/3 2*Ud/3 sqrt(3)*Ud/3 2*Ud/3 sqrt(3)*Ud/3 2*Ud/3 sqrt(3)*Ud/3 2*Ud/3 sqrt(3)*Ud/3 OPO OPP OOP POP ONN OON NON NOO NNO ONO PNN PON PPN OPN NPN NPO NPP NOP NNP ONP PNP 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：

2

由图可知，大矢量对中点电压无影响。 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——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

正小矢量 矢量名 POO OPO OOP OPP POP PPO 负小矢量 ONN NON NNO NOO ONO OON 中点电流iO -ia -ib -ic ia ib ic ia ib ic -ia -ib -ic iO为正时中点电压变化 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 对应矢量 V1 V3 V5 V4 V6 V2 V1 V3 V5 V4 V6 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）：

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

表五——内三角

D1 D5 D9 D13 D17 Ta OOO OOO OOO OOO OOO Tb POO OPO OPO OOP OOP Tc PPO PPO OPP OPP POP Ta PPP PPP PPP PPP PPP Ta PPP PPP PPP PPP PPP Tc PPO PPO OPP OPP POP Tb POO OPO OPO OOP OOP Ta OOO OOO OOO OOO OOO Ta OOO OOO OOO OOO OOO Tc OON OON NOO NOO ONO Tb ONN NON NON NNO OON Ta NNN NNN NNN NNN NNN Ta NNN NNN NNN NNN NNN Tb ONN NON NON NNO OON Tc OON OON NOO NOO ONO Ta OOO OOO OOO OOO OOO D21 OOO POO POP PPP PPP POP POO OOO OOO ONO ONN NNN NNN ONN ONO OOO Ts/2 Ts/2 Ts/2 Ts/2 中三角

D3 D7 D11 D15 D19 D23 Ta ONN PPO NON OPP NNO POP Tb OON OPO NOO OOP ONO POO Ts/2 D2→D3 Tc PON OPN NPO NOP ONP PNO Tc PON OPN NPO NOP ONP PNO Ta POO OON OPO NOO OOP ONO Ts/2 Tb PPO NON OPP NNO POP ONN Ta PPO NON OPO NNO POP ONN Tb POO OON OPO NOO OOP ONO Tc PON OPN NPO NOP ONP PNO Ts/2 Ta OON OPO NOO OOP ONO POO D3自身转换时 Tb ONN PPO NON OPP NNO POP Tb ONN PPO NON OPP NNO POP Ta OON OPO NOO OOP ONO POO Tc PON OPN NPO NOP ONP PNO Ts/2 Tb POO OON OPO NOO OOP ONO Ta PPO NON OPO NNO POP ONN 外三角

D2 D4 D6 D8 D10 D12 D14 D16 D18 D20 D22 D24 Ta ONN PPO PPO NON NON OPP OPP NNO NNO POP POP ONN Tb PNN PPN PPN NPN NPN NPP NPP NNP NNP PNP PNP PNN Tc PON PON OPN OPN NPO NPO NOP NOP ONP ONP PNO PNO Ta POO OON OON OPO OPO NOO NOO OOP OOP ONO ONO POO Ta POO OON OON OPO OPO NOO NOO OOP OOP ONO ONO POO Tc PON PON OPN OPN NPO NPO NOP NOP ONP ONP PNO PNO Tb PNN PPN PPN NPN NPN NPP NPP NNP NNP PNP PNP PNN Ta ONN PPO PPO NON NON OPP OPP NNO NNO POP POP ONN Ts/2 Ts/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 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 大扇区-小扇区 A-A1 A-A2 A-A3 A-A4 B-A1 B-A2 B-A3 B-A4 C-A1 C-A2 C-A3 C-A4 D D13 D14 D15 D16 D17 D18 D19 D20 D21 D22 D23 D24 大扇区-小扇区 D-A1 D-A2 D-A3 D-A4 E-A1 E-A2 E-A3 E-A4 F-A1 F-A2 F-A3 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IGBT3、s7\\s8

对应模块IGBT4；s9\\s10对应模块IGBT5、s11\\s12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，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：

VVr1Vr101和VVVVr20r23V0r31VVr3V3A1,otherwise,A0B1,otherwise,B0、NA2B4C C1,otherwise,C0根据下表七来确定合成电压矢量V*是在那个大扇区里面，

表七

N 扇区 1 2 2 6 3 4 1 4 5 6 3 5 结合下图：

和

然后设定：

1VVVr131VVVr233Vr3VUDC41212UDCUDCA1A2和A3A4

030Vr10(3060Vr20A11A12)030Vr10，Vr20,Vr30(3060Vr30A31A32)

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 3

生成坐标系下电压

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a\\b\\c。

12m.sin\\22m.sin\\312m.sin33\\52m.sin1\\62m.sin133其中，

设定

421m.sin413\\511\\621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）：

I1 I2 I3 I4 I5 I6 Ta Tb Tc Ta Tb Tc 1 2 12 11 133 11 3 12II4 13 2 3 II1 11 2II5 1 1 II2 3 II3 21 II6 1 3 2 12 11 131 3 123 III4 13 2 21 1 III6 2 III1 3 11 III2 III3 11 III5 Ta Tb Tc Ta Tb 1 2 12 11 133 11 3 12IV4 13 2 3 IV1 11 2IV5 1 1 IV2 3 IV3 21 IV6 1 3 2 12 11 131 3 12 13 2 21 Tc 2 V1 3 11 V2 V3 3 V4 11 V5 1 V6 Ta Tb Tc Ta Tb Tc 1 2 12 11 133 11 3 12VI4 13 2 3 VI1 11 2VI5 1 1 VI2 3 VI3 21 VI6 1 3 2 12 11 131 3 123 13 2 21 1 2 3 11 11 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）：

矢量顺序 I1 V1-V2-V0-V1 -V1-V0-V2-V1 开关状态顺序 作用矢量-作用时间安排 矢量顺序 ONN-OON-OOO-POO -POO-OOO-OON-ONN V0-Ta V1-Tb V2-Tc II1 V2-V0-V3-V2 -V2-V3-V0-V2 开关状态顺序 作用矢量-作用时间安排 矢量顺序 OON-OOO-OPO-PPO -PPO-OPO-OOO-OON V0-Ta V3-Tb V2-Tc III1 V3-V4-V0-V3 -V3-V0-V4-V3 开关状态顺序 作用矢量-作用时间安排 矢量顺序 NON-NOO-OOO-OPO -OPO-OOO-NOO-NON V0-Ta V3-Tb V4-Tc IV1 V4-V0-V5-V4 -V4-V5-V0-V4 开关状态顺序 NOO-OOO-OOP-OPP -OPP-OOP-OOO-NOO I2 V2-V0-V1-V2 -V2-V1-V0-V2 OON-OOO-POO-PPO -PPO-POO-OOO-OON V0-Ta V1-Tb V2-Tc II2 V3-V2-V0-V3 -V3-V0-V2-V3 NON-OON-OOO-OPO -OPO-OOO-OON-NON V0-Ta V3-Tb V2-Tc III2 V4-V0-V3-V4 -V4-V3-V0-V4 NOO-OOO-OPO-OPP -OPP-OPO-OOO-NOO V0-Ta V3-Tb V4-Tc IV2 V5-V4-V0-V5 -V5-V0-V4-V5 NNO-NOO-OOO-OOP -OOP-OOO-NOO-NNO I3 V1-V2-V8-V1 -V1-V8-V2-V1 ONN-OON-PON-POO -POO-PON-OON-ONN V1-Ta V2-Tb V8-Tc II3 V2-V10-V3-V2 -V2-V3-V10-V2 OON-OPN-OPO-PPO -PPO-OPO-OPN-OON V2-Ta V3-Tb V10-Tc III3 V3-V4-V12-V3 -V3-V12-V4-V3 NON-NOO-NPO-OPO -OPO-NPO-NOO-NON V3-Ta V4-Tb V12-Tc IV3 V4-V14-V5-V4 -V4-V5-V14-V4 NOO-NOP-OOP-OPP -OPP-OOP-NOP-NOO I4 V2-V8-V1-V2 -V2-V1-V8-V2 OON-PON-POO-PPO -PPO-POO-PON-OON V1-Ta V2-Tb V8-Tc II4 V3-V2-V10-V3 -V3-V10-V2-V3 NON-OON-OPN-OPO -OPO-OPN-OON-NON V2-Ta V3-Tb V10-Tc III4 V4-V12-V3-V4 -V4-V3-V12-V4 NOO-NPO-OPO-OPP -OPP-OPO-NPO-NOO V3-Ta V4-Tb V12-Tc IV4 V5-V4-V14-V5 -V5-V14-V4-V5 NNO-NOO-NOP-OOP -OOP-NOP-NOO-NNO I5 V1-V7-V8-V1 -V1-V8-V7-V1 ONN-PNN-PON-POO -POO-PON-PNN-ONN V1-Ta V7-Tb V8-Tc II5 V2-V10-V9-V2 -V2-V9-V10-V1 OON-OPN-PPN-PPO -PPO-PPN-OPN-OON V2-Ta V9-Tb V10-Tc III5 V3-V11-V12-V3 -V3-V12-V11-V3 NON-NPN-NPO-OPO -OPO-NPO-NPN-NON V3-Ta V11-Tb V12-Tc IV5 V4-V14-V13-V4 -V4-V13-V14-V4 NOO-NOP-NPP-OPP -OPP-NPP-NOP-NOO I6 V2-V8-V9-V2 -V2-V9-V8-V2 OON-PON-PPN-PPO -PPO-PPN-PON-OON V2-Ta V9-Tb V8-Tc II6 V3-V11-V10-V3 -V3-V10-V11-V3 NON-NPN-OPN-OPO -OPO-OPN-NPN-NON V3-Ta V11-Tb V10-Tc III6 V4-V12-V13-V4 -V4-V13-V12-V4 NOO-NPO-NPP-OPP -OPP-NPP-NPO-NOO V4-Ta V13-Tb V12-Tc IV6 V5-V15-V14-V5 -V5-V14-V15-V5 NNO-NNP-NOP-OOP -OOP-NOP-NNP-NNO 作用矢量-作用时间安排 矢量顺序 V0-Ta V5-Tb V4-Tc V1 V5-V6-V0-V5 -V5-V0-V6-V5 V0-Ta V5-Tb V4-Tc V2 V6-V0-V5-V6 -V6-V5-V0-V6 ONO-OOO-OOP-POP -POP-OOP-OOO-ONO V0-Ta V5-Tb V6-Tc VI2 V1-V6-V0-V1 -V1-V0-V6-V1 ONN-ONO-OOO-POO -POO-OOO-ONO-ONN V0-Ta V1-Tb V6-Tc V4-Ta V5-Tb V14-Tc V3 V5-V6-V16-V5 -V5-V16-V6-V5 NNO-ONO-ONP-OOP -OOP-ONP-ONO-NNO V5-Ta V6-Tb V16-Tc VI3 V6-V18-V1-V6 -V6-V1-V18-V6 ONO-PNO-POO-POP -POP-POO-PNO-ONO V6-Ta V1-Tb V18-Tc V4-Ta V5-Tb V14-Tc V4 V6-V16-V5-V6 -V6-V5-V16-V6 ONO-ONP-OOP-POP -POP-OOP-ONP-ONO V5-Ta V6-Tb V16-Tc VI4 V1-V6-V18-V1 -V1-V18-V6-V1 ONN-ONO-PNO-POO -POO-PNO-ONO-ONN V6-Ta V1-Tb V18-Tc V4-Ta V13-Tb V14-Tc V5 V5-V15-V16-V5 -V5-V16-V15-V5 NNO-NNP-ONP-OOP -OOP-ONP-NNP-NNO V5-Ta V15-Tb V16-Tc VI5 V6-V18-V17-V6 -V6-V17-V18-V6 ONO-PNO-PNP-POP -POP-PNP-PNO-ONO V6-Ta V17-Tb V18-Tc V5-Ta V15-Tb V14-Tc V6 V6-V16-V17-V6 -V6-V17-V16-V6 ONO-ONP-PNP-POP -POP-PNP-ONP-ONO V6-Ta V17-Tb V16-Tc VI6 V1-V7-V18-V1 -V1-V18-V7-V1 ONN-PNN-PNO-POO -POO-PNO-PNN-ONN V1-Ta V7-Tb V18-Tc 开关状态顺序 作用矢量-作用时间安排 矢量顺序 NNO-ONO-OOO-OOP -OOP-OOO-ONO-NNO V0-Ta V5-Tb V6-Tc VI1 V6-V0-V1-V6 -V6-V1-V0-V6 开关状态顺序 作用矢量-作用时间安排

ONO-OOO-POO-POP -POP-POO-OOO-ONO V0-Ta V1-Tb V6-Tc