[發(fā)明專利]一種基于18脈沖的SVPWM三相電子調(diào)壓器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610064445.5
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105634255B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈穩(wěn)太;張琴
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M5/458;G05F1/40
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種基于18脈沖的SVPWM三相電子調(diào)壓器，其特征在于，包括主電路、中央控制電路、輸出電壓檢測電路、過流檢測電路、脈沖隔離放大電路、鍵盤與顯示電路、第一控制電源和第二控制電源；所述主電路包括依次相連的三相不可控整流器、直流濾波器和三相IGBT逆變器；所述中央控制電路包括微處理器和脈沖分離輸出電路；所述脈沖隔離放大電路包括光電耦合隔離電路和脈沖放大電路；所述第一控制電源為中央控制電路、輸出電壓檢測電路、過流檢測電路和鍵盤與顯示電路供電；所述第二控制電源為脈沖隔離放大電路供電；電網(wǎng)的三相恒頻恒壓的交流電源輸入到主電路，經(jīng)過主電路變換為恒頻變壓的交流電，輸出到三相交流負(fù)載；鍵盤與顯示電路通過人機(jī)接口輸入預(yù)期的輸出電壓值到中央控制電路，輸出電壓檢測電路檢測出主電路三相IGBT逆變器的輸出電壓并反饋到微處理器，過電流檢測電路檢測出主電路三相IGBT逆變器的輸出電流并反饋到微處理器，微處理器將根據(jù)18脈沖SVPWM原理計(jì)算出的脈沖輸入到脈沖分離輸出電路按相分離，然后把分離后的脈沖送到脈沖隔離放大電路進(jìn)行放大隔離，再送到主電路，控制主電路的三相IGBT逆變器，輸出恒頻變壓的三相交流電；所述微處理器的處理流程如下：

(1)鍵盤與顯示電路給出輸出電壓預(yù)期值，計(jì)算預(yù)期的調(diào)制系數(shù)M*；通過輸出電壓檢測電路采樣輸出電壓實(shí)際值，與預(yù)期值比較，求得電壓偏差ΔU，然后通過比例運(yùn)算求得調(diào)制系數(shù)的補(bǔ)償值ΔM，ΔM＝Kp×ΔU，Kp為比例系數(shù)，最終的調(diào)制系數(shù)M＝M*+ΔM，將M值送到SVPWM模塊中；

(2)通過SVPWM模塊計(jì)算18脈沖的脈沖寬度T1、T2和Tb，具體為：

將主電路輸出的A、B、C三相相電壓構(gòu)成電壓空間矢量，電壓空間矢量對應(yīng)6個(gè)有效基本矢量和兩個(gè)零矢量，6個(gè)有效基本矢量將平面分成六個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)再增加兩個(gè)合成矢量，構(gòu)成一個(gè)周期的18個(gè)電壓矢量，每個(gè)電壓矢量工作時(shí)間為TP＝T/18，T為輸出電壓的周期，在輸出電壓頻率固定為50Hz時(shí)，T＝20ms，TP＝1.111ms；

每個(gè)扇區(qū)電壓空間矢量的合成方法相同，以第一扇區(qū)為例，具體如下：

對于第一扇區(qū)的第一合成矢量V11＝VR∠20°，由兩個(gè)相鄰的基本有效矢量V1和V2和零矢量V0合成，V1和V2分別作用時(shí)間為T1和T2，V0作用時(shí)間為T0，VR為空間電壓矢量的長度，即電壓預(yù)期值；根據(jù)沖量等效原則可得：T1＝M×TP×0.7422；其中M＝VR/V1，稱為調(diào)制系數(shù)，M可根據(jù)預(yù)期輸出電壓的幅值決定；同理可得：T2＝M×TP×0.395；零電壓矢量工作時(shí)間T0＝TP-T1-T2；

對于第一扇區(qū)的第二合成矢量V12，同樣根據(jù)沖量等效原則，獲得T1＝M×TP×0.395，T2＝M×TP×0.7422；

對于基本矢量V1，僅V1工作，V2不工作，所以T2＝0；由沖量等效原則可得：Tb＝M×TP；Tb為基本矢量V1單獨(dú)工作時(shí)的時(shí)間；

合成矢量V11，V12采用對稱的5段脈沖t₁-t₅來實(shí)現(xiàn)，基本矢量V1采用對稱的3段脈沖t₁-t₃來實(shí)現(xiàn)；

(3)設(shè)置兩個(gè)定時(shí)器：定時(shí)器1和定時(shí)器2；定時(shí)器1完成TP的時(shí)間定時(shí)；在定時(shí)器1的中斷程序中，完成18個(gè)電壓矢量的更新，在每個(gè)電壓矢量的起始階段，輸出電壓矢量V0，同時(shí)啟動定時(shí)器2，定時(shí)器2的定時(shí)時(shí)間設(shè)為t₁＝T0/2；定時(shí)器2完成每個(gè)電壓矢量剩余4個(gè)時(shí)間段t₂～t₅的變時(shí)間定時(shí)任務(wù)，根據(jù)電壓矢量所處的扇區(qū)及其對應(yīng)的時(shí)間段決定需要輸出的矢量，各個(gè)扇區(qū)的實(shí)現(xiàn)原理相同；以第一扇區(qū)為例，工作矢量為V1、V2，在t₂＝T1/2時(shí)間段，輸出矢量為V1；在t₃＝T2時(shí)間段，輸出矢量為V2，在t₄＝T1/2時(shí)間段，輸出矢量為V1，在t₅＝T0/2時(shí)間段，輸出矢量為V0，t₅定時(shí)到，這一個(gè)合成矢量結(jié)束，等待定時(shí)器1起動下一個(gè)合成矢量的開始，如此循環(huán)構(gòu)成一個(gè)18脈沖SVPWM控制過程；

(4)通過18脈沖SVPWM模塊實(shí)現(xiàn)主電路輸出電壓的調(diào)節(jié)：當(dāng)需增大輸出電壓幅值時(shí)，則使有效電壓矢量工作時(shí)間增長，零電壓矢量工作時(shí)間縮短；當(dāng)需降低輸出電壓幅值時(shí)，則使有效電壓矢量工作時(shí)間縮短，零電壓矢量工作時(shí)間增長。