[發明專利]一種三階SPWM逆變控制方法、逆變器及數碼發電機

無效

• 申請號: 201210233936.X
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102751897A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 李旭春
• 申請（專利權）人: 常州格力博有限公司;李旭春
• 主分類號: H02M7/5395
• 分類號: H02M7/5395;H02K7/18
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術領域

本發明涉及數碼發電機技術，尤其涉及一種應用于數碼發電機的三階SPWM逆變控制方法。?

背景技術

數碼發電機是利用永磁同步發電機和逆變控制器，將汽油機化學能轉變為電能的便攜式發電設備。與傳統的普通發電機相比，具有顯著的體積小、重量輕、噪音低、對環境污染少、節能且輸出電壓品質極高等特點，應用領域越來越廣。?

圖1是數碼發電機系統構成示意圖。所述數碼發電機包括：內燃機10，通過汽油燃燒提供動能；永磁同步發電機11，根據負載的變化發出變壓變頻（既不穩壓也不穩頻）且頻率比市電頻率高很多的三相交流電；三相半控整流電路12，將上述三相交流電整流并經電容濾波為合適的直流電；逆變器13和LC低通濾波器14將三相半控整流電路12輸出的直流母線電壓（Udc）轉換為穩壓穩頻（如120V/60Hz、230V/50Hz）輸出的單相交流電，向負載15輸出。對于數碼發電機而言，其核心是實現交流輸出的逆變器13主電路及其控制單元。?

逆變器13和LC低通濾波器14是將直流電轉化為交流電的電力電子裝置，在中小功率數碼發電機中實現將三相交流發電機發出并經整流濾波后的直流母線電壓（Udc）逆變為穩壓穩頻的單相交流電Uo（如120V/60Hz、230V/50Hz等），其主電路的結構示意圖見圖2所示。逆變器13中的4個IGBT或功率MOSFET等全控型功率管AH、AL、BH和BL構成單相橋式逆變電路，采用正弦脈寬調制（SPWM）方式進行控制，再經高頻電感電容構成的LC低通濾波器14，得到單相交流輸出電壓Uo。實測輸出電壓波形見圖3。其逆變器結構具有電路簡單、輸出電壓總諧波失真（THD）小等優點，是單相輸出的典型拓撲。?

對所述逆變器13的單相橋式逆變電路，采用傳統的二階SPWM逆變控制方法（即逆變器13的輸出電壓中只有+Udc和-Udc兩種電平），二階SPWM輸出的開關頻率等于逆變器13主電路功率管的工作頻率，是傳統的單相SPWM波形產生方法。對圖2所示的逆變器13的主電路，參見圖4所示二階SPWM逆變控制和逆變器輸出電壓波形圖，其采用三角波為載波、正弦波為調制波，生成逆變控制信號即二階SPWM波。當控制功率管AH、BL按照圖4中所示的SPWM波形導通與關斷，AL、BH接收與之互補的驅動信號時，可以得到二階SPWM輸出電壓波形。當AH、BL功率管導通時，逆變器13輸出正電壓（+Udc）；當AL、BH功率管導通時逆變器13輸出負電壓（-Udc）。?

二階SPWM逆變控制方法雖然是在現有數碼發電機產品中廣泛應用的逆變控制方式，但其具有開關損耗偏大致使逆變效率偏低、諧波較大和濾波器較大等缺點，需要對其進行改進。?

發明內容

針對現有技術中的上述問題，本發明提供了一種三階SPWM逆變控制方法，其可以采用圖2所示的與傳統二階SPWM逆變控制方法完全相同的逆變器主電路拓撲結構，即不增加任何硬件成本，僅通過對調制方式加以變更，就可以得到三階SPWM波形（即逆變器13的輸出電壓中含有+Udc、-Udc和0三種電平），使逆變器13的輸出頻率比功率管的開關頻率增大了一倍且仍為SPWM波形。?

本發明提供的三階SPWM逆變控制方法，用于由4個功率管搭接成單相橋式逆變電路的逆變器主電路，包括以下步驟：生成相位相反且幅值相同的第一和第二正弦波；通過將第一和第二正弦波分別與同一個三角波載波比較，生成第一和第二二階SPWM控制信號；以所述第一和第二二階SPWM控制信號及其互補信號分別驅動所述逆變器兩個橋臂中的4個功率管，生成單相三階SPWM逆變輸出電壓。?

優選地，所述單相三階SPWM逆變輸出電壓的頻率是所述逆變器中功率管開關頻率的兩倍。?

優選地，所述三角波載波的幅值大于或等于所述第一和第二正弦波的幅值。?

采用以上介紹的逆變控制方法，本發明還提供了一種三階SPWM逆變器，包括由4個功率管搭接成單相橋式逆變電路的主電路，還包括三階SPWM發生電路，所述三階SPWM發生電路生成第一和第二二階SPWM控制信號，并以所述第一和第二二階SPWM控制信號及其互補信號分別驅動所述逆變器主電路兩個橋臂中的4個功率管，生成單相三階SPWM逆變輸出電壓。?

優選地，所述三階SPWM發生電路生成相位相反且幅值相同的第一和第二正弦波；通過將第一和第二正弦波分別與同一個三角波載波比較，生成第一和第二二階SPWM控制信號。進一步優選地，所述單相三階SPWM逆變輸出電壓的頻率是所述逆變器中功率管開關頻率的兩倍。?