基于自然換向的統(tǒng)一pwm調(diào)制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于電力【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制方法，包括以下步驟：計(jì)算三相調(diào)制波的標(biāo)么值；根據(jù)標(biāo)么值計(jì)算三相調(diào)制波電壓的實(shí)時(shí)最大值和實(shí)時(shí)最小值；三相調(diào)制波移相30度；計(jì)算三相調(diào)制波電壓移相后的實(shí)時(shí)最大值和實(shí)時(shí)最小值；根據(jù)移相前的三相調(diào)制波電壓的實(shí)時(shí)最大值和實(shí)時(shí)最小值、移相后的三相調(diào)制波電壓的最大值和最小值計(jì)算SPWM、SVPWM和DPWMx三種調(diào)制方式下的零序分量；將SPWM、SVPWM和DPWMx三種調(diào)制方式下的零序分量疊加到移相前三相調(diào)制波中，獲得統(tǒng)一調(diào)制波信號(hào)；控制器比較統(tǒng)一調(diào)制波信號(hào)與載波信號(hào)，獲得控制開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
【專利說(shuō)明】 基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于能量雙向流動(dòng)的逆變器，可以實(shí)現(xiàn)直流與交流間的雙向變換，因此廣泛應(yīng)用于交流傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、新能源、UPS等領(lǐng)域。如何控制逆變器開(kāi)關(guān)工作時(shí)序的調(diào)制算法是這個(gè)裝置的關(guān)鍵技術(shù)，其中，基于載波的正弦脈寬調(diào)制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)和空間矢量調(diào)制算法(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)是最常用的兩種調(diào)制技術(shù)，還有一種學(xué)術(shù)領(lǐng)域介紹的基于載波調(diào)制的不連續(xù)脈寬調(diào)制算法(DPWMx，x=0,1,2,3, MAX, MIN)。
[0003]以上各類(lèi)調(diào)制算法各有優(yōu)缺點(diǎn)，如下:
1.SPWM通過(guò)參考電壓與三角波載波比較，在交叉點(diǎn)時(shí)刻控制開(kāi)關(guān)管通斷。在單相逆變器中使用廣泛，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但線型調(diào)制范圍窄，直流電壓利用率低。
[0004]2.SVPWM空間矢量控制直流電壓利用率較SPWM高15.47%，波形質(zhì)量高，在不同的調(diào)制比區(qū)域波形質(zhì)量不受影響。但是傳統(tǒng)的SVPWM方法需要進(jìn)行復(fù)雜的坐標(biāo)變換、三角函數(shù)計(jì)算、扇區(qū)判斷、有效矢量作用時(shí)間計(jì)算等。占用CPU資源多，控制實(shí)時(shí)性受到影響。另夕卜，開(kāi)關(guān)管時(shí)刻處在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)損耗大。
[0005]3.DPWMx算法同樣具有較高的直流電壓利用率，另外，在1/3市電周期，開(kāi)關(guān)管保持固定的開(kāi)(關(guān))狀態(tài)，理論損耗可以降低30%以上。但是，DPWMx算法缺少具體簡(jiǎn)易的工程實(shí)施方法。
[0006]由上述分析可以得出，在不同的領(lǐng)域和工作狀態(tài)下，各類(lèi)PWM調(diào)制算法有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)，上述各類(lèi)調(diào)制方式可以在線切換，而不會(huì)影響逆變器的工作穩(wěn)定性，這樣，為統(tǒng)一各類(lèi)調(diào)制算法成為可能。因此，如何建立一種統(tǒng)一的調(diào)制算法，揚(yáng)長(zhǎng)避短成為一個(gè)需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，提供一種基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制方法及系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制方法，包括以下步驟:計(jì)算三相調(diào)制波的標(biāo)么值；根據(jù)標(biāo)么值計(jì)算三相調(diào)制波電壓的實(shí)時(shí)最大值和實(shí)時(shí)最小值；三相調(diào)制波移相30度；計(jì)算三相調(diào)制波電壓移相后的實(shí)時(shí)最大值和實(shí)時(shí)最小值；根據(jù)移相前的三相調(diào)制波電壓的實(shí)時(shí)最大值和實(shí)時(shí)最小值、移相后的三相調(diào)制波電壓的最大值和最小值計(jì)算SPWM、SVPWM和DPWMx三種調(diào)制方式下的零序分量；將SPWM、SVPWM和DPWMx三種調(diào)制方式下的零序分量疊加到移相前三相調(diào)制波中，獲得統(tǒng)一調(diào)制波信號(hào)；控制器比較統(tǒng)一調(diào)制波信號(hào)與載波信號(hào)，獲得控制開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0009]本發(fā)明還提供了 一種基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制系統(tǒng)，包括調(diào)制波計(jì)算單元與逆變器，所述調(diào)制波計(jì)算單元產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制所述逆變器的開(kāi)關(guān)管以控制所述逆變器；其中，所述調(diào)制波計(jì)算單元包括:三相正弦調(diào)制信號(hào)模塊，產(chǎn)生依次相差120度相位，幅值相同的三相正弦調(diào)制信號(hào)；零序分量計(jì)算模塊，根據(jù)所述三相正弦調(diào)制信號(hào)模塊所產(chǎn)生的所述三相信號(hào)正弦調(diào)制信號(hào)，計(jì)算零序分量，所述零序分量的頻率是所述三相正弦調(diào)制信號(hào)的三倍；統(tǒng)一調(diào)制模塊，將所述零序分量通過(guò)求和后疊加到所述三相正弦調(diào)制信號(hào)獲得統(tǒng)一調(diào)制信號(hào)；控制器，對(duì)比所述統(tǒng)一調(diào)制信號(hào)與載波模塊，獲得控制所述開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0010]上述基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制方法及系統(tǒng)，利用三相參考電壓瞬時(shí)值計(jì)算各種連續(xù)和不連續(xù)PWM調(diào)制方法的開(kāi)關(guān)切換時(shí)間，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的扇區(qū)判斷，減小了調(diào)制算法的計(jì)算時(shí)間和實(shí)現(xiàn)難度，計(jì)算簡(jiǎn)便易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，此算法可以在線進(jìn)行各種調(diào)制方式的切換，能充分發(fā)揮DPWMx調(diào)制方式開(kāi)關(guān)損耗低，效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制方法的流程圖；
圖2是本發(fā)明基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制波計(jì)算單元的電路圖；
圖3是本發(fā)明基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制系統(tǒng)的兩電平逆變器第一實(shí)施方式的電路
圖；
圖4是本發(fā)明基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制系統(tǒng)的三電平逆變器第二實(shí)施方式的電路
圖；
圖5是本發(fā)明基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制系統(tǒng)的三電平逆變器第三實(shí)施方式的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0013]請(qǐng)參閱圖1是基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制方法的流程圖。
[0014]步驟S10，計(jì)算三相調(diào)制波的標(biāo)么值。根據(jù)逆變器電壓環(huán)或電壓、電流雙環(huán)控制輸
出的三相調(diào)制波(V；、νζ ):
V； = Vm * Sin(Wt)
\τζ = Vm * sin(wt — 2π/3)(I)
【權(quán)利要求】
1.一種基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制方法，其特征在于，包括以下步驟: 計(jì)算三相調(diào)制波的標(biāo)么值； 根據(jù)所述標(biāo)么值計(jì)算所述三相調(diào)制波電壓的實(shí)時(shí)最大值和實(shí)時(shí)最小值； 所述三相調(diào)制波移相30度； 計(jì)算所述三相調(diào)制波電壓移相后的實(shí)時(shí)最大值和實(shí)時(shí)最小值； 根據(jù)所述移相前的三相調(diào)制波電壓的實(shí)時(shí)最大值和實(shí)時(shí)最小值、所述移相后的三相調(diào)制波電壓的最大值和最小值計(jì)算SPWM、SVPWM和DPWMx三種調(diào)制方式下的零序分量； 將所述SPWM、SVPWM和DPWMx三種調(diào)制方式下的零序分量疊加到所述移相前三相調(diào)制波中，獲得統(tǒng)一調(diào)制波信號(hào)； 控制器比較所述統(tǒng)一調(diào)制波信號(hào)與載波信號(hào)，獲得控制逆變器的開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制方法，其特征在于，所述計(jì)算三相調(diào)制波的標(biāo)么值這一步驟中所述標(biāo)么值是根據(jù)輸出線電壓峰值與直流側(cè)母線電壓值計(jì)算獲得。
3.如權(quán)利要求1所述的基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制方法，其特征在于，所述三相調(diào)制波移相30度這一步驟中所述移相30度是通過(guò)三相調(diào)制波乘以一相位變換矩陣TO實(shí)現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制方法，其特征在于，所述控制器是單片機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制方法，其特征在于，所述控制器是數(shù)字信號(hào)處理器。
6.一種基于自然換向的統(tǒng)一 PWM調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于:包括調(diào)制波計(jì)算單元與逆變器，所述調(diào)制波計(jì)算單元產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制所述逆變器的開(kāi)關(guān)管以控制所述逆變器；其中，所述調(diào)制波計(jì)算單元包括: 二相正弦調(diào)制/[目號(hào)模塊，廣生依次相差120度相位,幅值相同的二相正弦調(diào)制/[目號(hào)；零序分量計(jì)算模塊，根據(jù)所述三相正弦調(diào)制信號(hào)模塊所產(chǎn)生的所述三相信號(hào)正弦調(diào)制信號(hào)，計(jì)算零序分量，所述零序分量的頻率是所述三相正弦調(diào)制信號(hào)的三倍； 統(tǒng)一調(diào)制模塊，將所述零序分量通過(guò)求和后疊加到所述三相正弦調(diào)制信號(hào)獲得統(tǒng)一調(diào)制信號(hào)； 控制器，對(duì)比所述統(tǒng)一調(diào)制信號(hào)與載波模塊，獲得控制所述開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制裝置，其特征在于，所述逆變器是三相兩電平逆變器。
8.如權(quán)利要求7所述的基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制裝置，其特征在于，所述三相兩電平逆變器由直流電容、三相逆變橋以及濾波器組成，所述三相逆變橋連接于所述直流電容與所述濾波器之間。
9.如權(quán)利要求8所述的基于自然換向的統(tǒng)一PWM調(diào)制裝置，其特征在于，所述直流電容為單電容或雙電容架構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H02M7/797GK103746593SQ201310703457
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】周謙, 熊偉, 邵長(zhǎng)偉, 丁永強(qiáng) 申請(qǐng)人:深圳尚英新能源有限公司