[發明專利]一種用于大功率交流傳動電驅動礦車的脈寬調制方法

無效

• 申請號: 201310169994.5
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103312306A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 陳理;戚烈;周超英
• 申請（專利權）人: 上海三一重機有限公司
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明屬于機械設備控制領域，涉及一種脈寬調制方法，尤其涉及一種用于大功率交流傳動電驅動礦車的脈寬調制方法。

背景技術

應用于電驅動礦車的大功率兩電平電壓型逆變器由于受其開關損耗及系統的整體散熱要求等多方面因素的限制，逆變器開關器件的最高開關頻率一般設定在幾百赫茲左右。

在逆變器開關器件的控制系統中可以采用多種調制方法(比如正弦電壓脈寬調制法、空間矢量調制方法、特定諧波消除法等)來控制主回路開關器件的動作，從而調節調速對象的運動行為。在各種調制方法中均存在一個載波比P的概念。比如在正弦電壓脈寬調制法中，載波比P等于載波頻率fc與調制頻率fr之比，即P=fc/fr。根據p與載波頻率fc和調制頻率fr的關系，可以有三種調制方式，異步調制、同步調制和分段同步調制。

同步調制是指載波信號和調制信號保持同步關系的調制方式。同步調制方式中調制頻率fr變化時，載波頻率fc隨之變化，P保持為常數。這種方式下，在輸出頻率較高時，可以保持輸出波形的對稱性，但在輸出頻率較低時，載波數量顯得稀疏，電流波形脈動大，諧波分量增加，電機脈動轉矩也會增加。

異步調制是指載波信號和調制信號不保持同步關系的調制方式。異步調制方式中調制頻率fr變化時，載波頻率fc保持不變，P為變數。如果輸出頻率增加，載波比會減小，將會出現輸出電流波形正、負半周不對稱，相位漂移及偶次諧波等問題。

分段同步調制綜合同步調制和異步調制兩者的優點，將輸出頻率分為幾段，各段內P為常數(低頻時亦可設置異步方式工作段)，各段之間P變化，隨輸出頻率降低p增大，這樣就滿足了低頻時改善運行性能的要求。

在整個電機調速范圍內載波比的變化范圍較大，一般采用混合調制方式以滿足系統在不同頻率區段的控制要求。為保證不同調制方法和不同載波比之間的平滑切換，目前主要有以下方法：

1，異步正弦脈沖寬度調制（SPWM）-普通同步正弦脈沖寬度調制（SPWM）-中間60°調制-方波的切換控制模式，這種模式的主要問題是中頻區諧波含量高；

2，異步SPWM-普通同步SPWM-分段特定諧波消除脈沖調制（SHEPWM）切換控制模式。其中SHEPWM的開關角計算采用查表的方式，開關角度較多時對存儲要求高。普通同步SPWM-SHEPWM的載波比不一樣，電流沖擊大。

發明內容

有鑒于此，本發明采用混合調制方式，當被調制信號較低時，采用異步SPWM方式，當被調制信號頻率提高時，轉為SHEPWM，中間由同步SPWM做過渡的方法，整個過程既保證開關頻率不能過高，又盡可能減少諧波的產生，同時又能保證不同調制方法之間平滑切換。

為達到上述目的，具體技術方案如下：

一種用于大功率交流傳動電驅動礦車的脈寬調制方法，當調制信號的頻率處于低頻區時，采用異步正弦調制方式；當調制信號的頻率處于中頻區時，采用特定諧波消除調制方式，并采用同步正弦調制方式在所述異步正弦調制方式與所述特定諧波消除調制方式之間進行過渡；在所述同步正弦調制方式與所述特定諧波消除調制方式的轉換點，所述同步正弦調制方式與所述特定諧波消除調制方式中的載波頻率與調制頻率的比率相等。

優選的，所述低頻區的調制信號的頻率為0～20Hz；所述中頻區的調制信號的頻率為20～50Hz。

優選的，在所述異步正弦調制方式與所述同步正弦調制方式的轉換點，所述異步正弦調制方式與所述同步正弦調制方式中的載波頻率與調制頻率的比率相等。

優選的，在所述異步正弦調制方式與所述同步正弦調制方式的轉換點，所述調制信號與載波信號同時過零。

優選的，在所述同步正弦調制方式與所述特定諧波消除調制方式的轉換點，所述同步正弦調制方式的調制信號的三相諧波電流同時處于最小值。

優選的，所述特定諧波消除調制方式在不同分頻之間切換時，調制信號的三相處于各自的90°或270°位置。

優選的，所述特定諧波消除調制方式采用向上計數方式計算開關角。

優選的，所述特定諧波消除調制方式將每個脈沖作為一個周期，三相分別獨自計算開關角。

優選的，當調制信號位于高頻區時，采用方波調制方式。

優選的，所述高頻區的調制信號的頻率為＞50Hz。

相對于現有技術，本發明的技術方案的優點有：