[發明專利]一種隨機三維空間矢量脈寬調制方法及控制系統

有效

• 申請號: 201711094671.9
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107834889B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 潘庭龍;吳豪鵬;郝澤亮;劉慧;傅成豪
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/12;H02M1/44
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本發明公開了一種隨機三維空間矢量脈寬調制方法及控制系統。其系統包括：三相正弦波發生器和3D?SVPWM波發生器、隔離電路、三相四橋臂逆變器依次連接，隨機數發生器的輸出端連接時間分配模塊，時間分配模塊再連接3D?SVPWM波發生器；時間分配模塊根據隨機數發生器產生的隨機數計算基本矢量在上升沿與下降沿的作用時間并傳輸給3D?SVPWM波發生器，3D?SVPWM波發生器根據接收到的三相正弦波、矢量作用時間及設定的開關頻率產生控制信號，傳輸給三相四橋臂逆變器。本發明的調制方法能夠在不改變三相四橋臂逆變器主電路拓撲的情況下，從源頭上有效消除頻譜中的離散譜成分，大大降低開關頻率整數倍處的諧波幅值，并能很好得抑制電磁噪聲，減少了電力電子器件產生的電磁污染。

技術領域

本發明涉及一種隨機三維空間矢量脈寬調制方法及控制系統，屬于電力電子技術領域。

背景技術

隨著電力電子技術的快速發展，各種非線性負載的應用越來越普遍，通常要求UPS或逆變器具有對不平衡和非線性負載供電的能力，這時傳統的三相三橋臂逆變器就顯得無能為力。三相四橋臂逆變拓撲是近年來研究比較廣泛的一種逆變拓撲結構，它可直接對中性電流進行控制，具有控制靈活、無需大的直流鏈接電容等優點。

國內外已有不少學者對于三相四橋臂逆變器的調制策略進行研究，三維空間矢量脈寬調制(3D-SVPWM)策略由于具有直流母線電壓利用率高等優點而被廣泛應用。然而采用該控制策略的逆變器通常工作在恒定的開關頻率下，使得在開關頻率整數倍處出現幅值較大的諧波，對電力系統的危害十分廣泛：于系統而言，這些諧波是主要的電磁干擾源，諧波降低了系統的電磁兼容品質，嚴重時甚至會影響系統中其他器件和設備的正常運行；于負載而言，諧波會引起不期望的損耗，產生開關噪聲。減小開關噪聲輻射的最佳方式是使逆變器的開關頻率達到18kHz以上，但這種方式極大地增加了逆變器的開關損耗。

發明內容

本發明的目的在于提出一種隨機三維空間矢量脈寬調制方法及采用該方法的控制系統，以改善3D-SVPWM調制策略造成的諧波問題，將集中在開關頻率整數倍處的諧波幅值均勻的分布到整個頻域范圍內，能夠在較低的開關頻率下減小諧波引起的噪聲等不良效應。

本發明是通過以下技術方案實現上述技術目的的。

本發明所述的隨機三維空間矢量脈寬控制系統，包括三相四橋臂逆變器、隨機數發生器、時間分配模塊、三相正弦波發生器、隔離電路和3D-SVPWM波發生器，三相正弦波發生器和3D-SVPWM波發生器、隔離電路、三相四橋臂逆變器依次連接，隨機數發生器的輸出端連接時間分配模塊，時間分配模塊的輸出端再連接3D-SVPWM波發生器；所述三相正弦波發生器首先產生三相正弦波傳輸給3D-SVPWM波發生器，所述時間分配模塊根據隨機數發生器產生的隨機數計算基本矢量在上升沿與下降沿的作用時間并傳輸給3D-SVPWM波發生器，所述隔離電路用于保護三相四橋臂逆變器不受損壞，所述3D-SVPWM波發生器根據接收到的三相正弦波、矢量作用時間及設定的開關頻率產生控制信號，產生控制信號經隔離電路傳輸給三相四橋臂逆變器，控制三相四橋臂逆變器上下開關管的工作狀態。

本發明所述的隨機三維空間矢量脈寬調制方法，包括以下步驟：

步驟1，構建上述隨機三維空間矢量控制系統；

步驟2，三相正弦波發生器產生三相正弦波傳輸給3D-SVPWM波發生器；

步驟3，隨機數發生器根據隨機數生成算法生成隨機變量ξ，并傳輸給所述時間分配模塊；