[發(fā)明專利]四開關(guān)三相逆變器的正弦波脈寬調(diào)制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010300242.4
• 申請日: 2010-01-13
• 公開（公告）號: CN101789709A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安群濤;孫力;趙克;孫立志;吳鳳江
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02M7/538
• 分類號: H02M7/538
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種四開關(guān)三相逆變器的正弦波脈寬調(diào)制方法，屬于逆變器的脈寬調(diào)制領(lǐng)域 。

背景技術(shù)

1964年德國學(xué)者A.Schonung和H.stemmler首次提出把PWM技術(shù)應(yīng)用于交流傳動中，為交 流傳動的推廣應(yīng)用開辟了新的局面。PWM控制技術(shù)以其控制簡單、靈活和動態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn) 成為了電力電子技術(shù)中最廣泛應(yīng)用的控制方式。

脈寬調(diào)制技術(shù)一般通過三角載波與調(diào)制函數(shù)波進(jìn)行比較，得到脈沖寬度隨調(diào)制函數(shù)值變 化的脈沖序列。對于三相交流負(fù)載，通常采用三相全橋式六開關(guān)逆變器拓?fù)洌鐖D1所示， 配以三相對稱的SPWM調(diào)制即可實(shí)現(xiàn)逆變器的三相正弦基波電壓輸出。為了提高母線電壓利用 率，出現(xiàn)了注入三次諧波SPWM調(diào)制和SVPWM調(diào)制等策略，如今SVPWM調(diào)制已成為六開關(guān)三相逆 變器最主要的控制方式。六開關(guān)三相逆變器采用6個功率開關(guān)管和6個反并聯(lián)功率二極管組成 全橋拓?fù)洌?dāng)其某一橋臂上功率管發(fā)生故障時，要采取一定措施構(gòu)建四開關(guān)逆變器拓?fù)洌? 時在低成本應(yīng)用場合，四開關(guān)逆變器因節(jié)省2個功率開關(guān)管和2個功率二極管而得到重視。

中國專利《一種三相逆變拓?fù)潆娐贰罚_號為CN101179231A，公開日為2008.5.14， 公布了四開關(guān)三相逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和其應(yīng)用場合，拓?fù)溆伤膫€開關(guān)元件和兩個直流電源組 成，四個開關(guān)元件兩兩串聯(lián)構(gòu)成兩條支路，兩直流電源串聯(lián)構(gòu)成第三支路，這三條支路相并 聯(lián)，從這三條支路的串聯(lián)中點(diǎn)引出輸出端，作為逆變器的交流輸出端。由于四開關(guān)三相逆變 器包含四個功率開關(guān)管，具有四組開關(guān)模型，能夠形成四個開關(guān)電壓矢量，電壓矢量空間分 布圖如圖3所示，其中，U₀(00)、U₁(01)、U₂(10)、U₃(11)分別表示在α、β坐標(biāo)系下兩橋 臂的四個開關(guān)矢量，通過U_α和U_β兩個分量形成旋轉(zhuǎn)矢量U₀。由于四個開關(guān)矢量長度 不等，這使得四開關(guān)逆變器較六開關(guān)逆變器的控制自由度降低，控制難度加大。目前對四開 關(guān)三相逆變器仍然采用SVPWM調(diào)制思想進(jìn)行控制，控制方法復(fù)雜，同時對實(shí)施電路的硬、軟 件要求較高，在低成本應(yīng)用中受到了制約。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種四開關(guān)三相逆變器的正弦波脈寬調(diào)制方法，它解決了現(xiàn)有四開 關(guān)三相逆變器控制方法復(fù)雜的問題。

本發(fā)明基于正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、PWM調(diào)制器和隔離和驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)，

將設(shè)定的調(diào)制正弦波參數(shù)輸入到正弦波發(fā)生器中，由正弦波發(fā)生器產(chǎn)生兩路相位相差 60°的正弦波調(diào)制函數(shù)，并與三角波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻三角載波信號在PWM調(diào)制器中進(jìn)行調(diào) 制，生成四路PWM脈沖信號，所述PWM脈沖信號經(jīng)過隔離和驅(qū)動電路后對所述四開關(guān)三相逆變 器中功率開關(guān)管的導(dǎo)通與閉合進(jìn)行控制。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明采用兩相SPWM等效實(shí)現(xiàn)四開關(guān)三相逆變器的SVPWM調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)了四開關(guān)三相 逆變器的簡化和高性能控制。它根據(jù)PWM調(diào)制的原理，采用簡單的SPWM調(diào)制來等效四開關(guān) SVPWM調(diào)制，從而簡化算法，并且實(shí)現(xiàn)電路簡單，降低實(shí)現(xiàn)成本。

附圖說明

圖1為六開關(guān)三相逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖2為四開關(guān)三相逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3為已有 的四開關(guān)三相逆變器SVPWM調(diào)制方法圖；圖4為本發(fā)明調(diào)制方法的信號走向示意圖；圖5為 PWM調(diào)制的規(guī)則采樣法原理圖，圖中曲線A為三角載波，曲線B為調(diào)制正弦波，T為載波周期， Ton為導(dǎo)通時間；圖6為本發(fā)明方法輸出的PWM序列波形圖，圖中C為調(diào)制正弦波，D為三角載 波，E為PWM序列；圖7為本發(fā)明方法的DSP軟件實(shí)現(xiàn)程序流程；圖8為采用DSP實(shí)現(xiàn)本發(fā)明PWM 調(diào)制的輸出波形圖，圖中T1CNT為DSP中裝載到通用定時器T1中的計(jì)數(shù)寄存器的值，T1PR為 DSP中裝載到通用定時器T1中的周期寄存器的值。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖2和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式基于正弦波發(fā)生器1 、三角波發(fā)生器2、PWM調(diào)制器3和隔離和驅(qū)動電路4實(shí)現(xiàn)，