[發明專利]一種脈沖寬度調制控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201410135786.8
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103973152A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 鐘宇明;徐殿國;文勵洪;常江;吳志敏
• 申請（專利權）人: 深圳職業技術學院
• 主分類號: H02M7/5395
• 分類號: H02M7/5395
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明涉及控制技術領域，尤其涉及一種脈沖寬度調制控制方法及裝置。

背景技術

逆變器（Inverter）是一種把直流電能（電池、蓄電瓶）轉變成交流電（一般為220V，50Hz正弦波）的裝置或設備，包括電壓源逆變器、電流源逆變器和Z源逆變器(Z-source inverter,簡稱ZSI)。通常，逆變器的控制方式采用脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation，PWM）控制方法，在傳統的PWM控制方法中，開關管的狀態包括8個非直通狀態，其中，6個有效狀態V1(001)、V2(010)、V3(011)、V4(100)、V5(101)、V6(110)和2個零狀態V0(000)、V7(111)，1代表導通，0代表關斷。在電壓源逆變器和電流源逆變器中，下橋臂三個開關管的狀態與上橋臂三個開關管的狀態相反，一個開關周期由其中的2個有效狀態和2個零狀態合成；在Z源逆變器中，一個開關周期除包括2個有效狀態和2個零狀態外，還包括一個特殊的直通狀態ST，即同一橋臂上下兩個開關管同時導通。

如圖1所示，圖1是現有技術中提供的一種Z源逆變器的電路原理圖，在圖1中，電感L1、電感L2和電容C1、電容C2構成Z源網絡，開關管T1～開關管T6構成逆變橋，其中T1、T3、T5稱為上橋臂，T2、T4、T6稱為下橋臂。當Z源逆變器的工作狀態為直通狀態ST時，二極管D截止，直流母線因上、下開關管直通而短路，此時直流母線電壓V_PN＝0；當Z源逆變器的工作狀態為非直通狀態時，二極管D導通，此時直流母線電壓V_PN＝V_DC（V_DC被稱為母線電壓峰值），經逆變器橋逆變后得到交流輸出。然而在現有的Z源逆變器的脈沖寬度調制控制方法中，直通狀態ST分別插入位于載波的波峰B和波谷A處的零矢量V0(000)和V7(111)之間，如圖2所示，圖2為現有技術中提供的一種狀態矢量示意圖，圖中一個開關周期中的狀態變化為（假設在某個開關周期內上橋臂中開關管的有效狀態為100和110）：直通狀態ST->零狀態000->有效狀態100->有效狀態110->零狀態111->直通狀態ST->零狀態111->有效狀態110->有效狀態100->零狀態000->直通狀態ST。可見在一個開關周期中，直通狀態ST出現2次，直流母線電壓V_PN呈脈動波形，而脈沖寬度調制PWM控制方法中的載波頻率非常高，因此，導致直流母線電壓V_PN難以采樣?，F有技術中一般都采用電容電壓閉環控制方法獲取直流母線電壓，即控制電容C1或C2上的電壓V_C保持恒定，從而獲得母線電壓峰值V_DC=V_in/（1-2d₀），其中，d₀為直通占空比。然而，該方法存在以下缺點：電容電壓V_C與母線電壓峰值V_DC之間不是線性關系，雖然能控制電容電壓V_C保持恒定，但V_DC會隨直通占空比變化而變化，母線電壓峰值V_DC很容易波動或偏離期望值，而母線電壓峰值V_DC過高時可能損壞開關管。

發明內容

本發明實施例提供一種脈沖寬度調制控制方法及裝置，可直接測量直流母線上的峰值電壓，從而可直接對母線電壓進行控制。

本發明實施例提供一種脈沖寬度調制控制方法，包括：

獲取開關周期T_s內三相開關管的脈沖寬度，分別表示為T_as、T_bs、T_cs；

獲取所述開關周期內直通狀態ST的第一作用時間T_sh；

根據所述脈沖寬度和所述第一作用時間，獲取所述開關周期內非直通零狀態的第二作用時間T₀；

根據所述開關周期、所述脈沖寬度、所述第一作用時間和所述第二作用時間合成三相脈沖寬度調制信號，其中，所述直通狀態ST和所述非直通零狀態分別位于載波的波峰和波谷位置，所述三相脈沖寬度調制信號的脈沖寬度分別表示為T_ga、T_gb、T_gc；