[發明專利]混合驅動的低諧波逆變控制方法及其調制模式切換電路

有效

• 申請號: 201210115944.4
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102710159A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 王念春;吳曉玉;吳梅月
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，涉及一種混合驅動的低諧波逆變控制中的調制模式切換電路。?

背景技術

將直流變換成交流的技術稱為逆變，為得到純正正弦波輸出，降低輸出電壓或電流中的諧波，SPWM(正弦波脈寬調制，Sinusoidal?Pulse?Width?Modulation)調制技術被廣泛應用于逆變控制中。隨著現代社會對能源的需求增加，可供利用的煤炭、石油等一次能源越來越少，而且在煤炭、石油的利用過程中產生的廢氣和廢物都嚴重污染自然環境，對人類的健康和生活造成很大的危害。為了避免能源危機、保護環境，人們開始使用可再生能源。所以，使用可再生能源的分布式發電系統迅速的發展起來。而分布式發電系統的核心為并網逆變器與離網逆變器，并網逆變器將利用可再生能源產生的不穩定的直流電能轉化為和電網電壓同頻同相的交流電能，實現并網；離網逆變器將直流電轉化為負載可以利用的穩定頻率與電壓的交流電。采取適當的控制技術，能夠使得逆變器的輸出電壓或電流波形畸變量減少，從而不影響注入電網電能的質量或給負載提供更好質量的交流電源。?

PWM(脈沖寬度調制，Pulse?Width?Modulation)技術是基于采樣控制理論中的一個重要結論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上時，其效果基本相同。SPWM技術就是以該結論為理論基礎，采用等腰三角波作為載波信號，正弦波作為調制信號，通過正弦波與三角波信號相比較的方法，確定各分段矩形脈沖的寬度，形成脈沖寬度正比于正弦波調制信號幅值的一系列矩形脈沖列，從而形成逆變電路中開關器件的驅動脈沖，控制逆變器電子開關的開通與關斷。SPWM可用數字控制芯片或硬件電路實現。根據三角波和正弦波相對極性的不同，SPWM調制可分為單極性SPWM和雙極性SPWM兩種方式。?

單極性SPWM和雙極性SPWM兩種調制方式在實際應用的過程中，受其?固有特性的限制，逆變器的輸出波形會發生不同程度的畸變，單極性調制會使逆變器輸出在正弦過零點附近產生畸變，而雙極性調制會使逆變器輸出在正弦峰值附近產生畸變，這兩種畸變都會使輸出電壓或電流的諧波增加，影響逆變輸出交流電能的質量。附圖3(c)、(d)為單極性SPWM并網逆變電流的仿真波形，可見在過零點附近有明顯畸變；附圖4(c)、(d)為雙極性SPWM并網逆變電流的仿真波形，可見正弦峰值附近有明顯畸變。該結果為應用Matlab/Simulink仿真軟件在相同的載波頻率、濾波參數、死區時間下得到的。?

發明內容

技術問題：本發明提供了一種可使并網逆變器輸出電壓或電流波形諧波更少，并網電能質量更高，使離網逆變輸出的諧波更少的混合驅動的低諧波逆變控制中的調制模式切換電路。?

技術方案：本發明的混合驅動的低諧波逆變控制中的調制模式切換電路，包括第一與門、第二與門、或門和隔離，第一與門和第二與門的輸出端分別與或門的輸入端連接，或門的輸出端與隔離的輸入端連接。?

混合驅動的低諧波逆變控制方法中，雙極性正弦波脈寬調制信號和單極性正弦波脈寬調制信號由控制芯片的兩個引腳分別輸出至調制模式切換電路，調制模式切換電路的隔離的輸出端與逆變系統開關管的輸入端連接。本發明調制模式切換電路中，單極性正弦波脈寬調制輸出信號與由控制芯片產生的第一矩形波信號作為第一與門的輸入信號，雙極性正弦波脈寬調制輸出信號與由控制芯片產生的第二矩形波信號作為第二與門的輸入信號，所述第一與門和第二與門的輸出信號作為或門的輸入信號，所述或門的輸出信號輸出至開關管；第一矩形波信號與第二矩形波信號是一對互補信號，第二矩形波信號為雙極性調制輸出的選擇信號，其作用區間在正弦波形零點前后，第一矩形波信號為單極性調制輸出的選擇信號。?

有蓋效果：本發明和現有技術相比，具有以下優點：?

本發明的調制模式切換電路具有硬件電路結構簡單、成本低、控制方便、便于實現等優點。該電路可以實現雙極性調制和單極性調制的靈活切換，并且雙極性調制與單極性調制的時間分配比例可以通過第一矩形波信號和第?二矩形波信號靈活調整，實現SPWM混合調制，為逆變系統開關管提供混合調制的驅動信號，從而達到改善輸出波形諧波失真率，提高并網電能質量的目的。?