基于自然换向的统一PWM调制系统技术方案

本实用新型专利技术适用于电力技术领域，提供了一种基于自然换向的统一PWM调制系统，包括调制波计算单元与逆变器，所述调制波计算单元产生驱动信号，通过所述驱动信号控制所述逆变器的开关管以控制所述逆变器；其中，所述调制波计算单元包括：三相正弦调制信号模块，产生依次相差120度相位，幅值相同的三相正弦调制信号；零序分量计算模块，根据所述三相正弦调制信号模块所产生的所述三相正弦调制信号，计算零序分量，所述零序分量的频率是所述三相正弦调制信号的三倍；统一调制模块，将所述零序分量通过求和后叠加到所述三相正弦调制信号获得统一调制信号；控制器，对比所述统一调制信号与载波模块，获得控制所述开关管的驱动信号。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术适用于电力
，提供了一种基于自然换向的统一PWM调制系统，包括调制波计算单元与逆变器，所述调制波计算单元产生驱动信号，通过所述驱动信号控制所述逆变器的开关管以控制所述逆变器；其中，所述调制波计算单元包括：三相正弦调制信号模块，产生依次相差120度相位，幅值相同的三相正弦调制信号；零序分量计算模块，根据所述三相正弦调制信号模块所产生的所述三相正弦调制信号，计算零序分量，所述零序分量的频率是所述三相正弦调制信号的三倍；统一调制模块，将所述零序分量通过求和后叠加到所述三相正弦调制信号获得统一调制信号；控制器，对比所述统一调制信号与载波模块，获得控制所述开关管的驱动信号。【专利说明】基于自然换向的统一PWM调制系统
本技术属于电力
，具体涉及一种基于自然换向的统一 PWM调制系统。
技术介绍
由于能量双向流动的逆变器，可以实现直流与交流间的双向变换，因此广泛应用于交流传动驱动器、新能源、UPS等领域。如何控制逆变器开关工作时序的调制算法是这个装置的关键技术，其中，基于载波的正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulat1n,SPWM)和空间矢量调制算法(Space Vector Pulse Width Modulat1n, SVPWM)是最常用的两种调制技术，还有一种学术领域介绍的基于载波调制的不连续脉宽调制算法(DPWMx，x=0,1,2,3, MAX, MIN)。 以上各类调制算法各有优缺点，如下: 1.SPWM通过参考电压与三角波载波比较，在交叉点时刻控制开关管通断。在单相逆变器中使用广泛，实现简单，但线型调制范围窄，直流电压利用率低。 2.SVPWM空间矢量控制直流电压利用率较SPWM高15.47%，波形质量高，在不同的调制比区域波形质量不受影响。但是传统的SVPWM方法需要进行复杂的坐标变换、三角函数计算、扇区判断、有效矢量作用时间计算等。占用CPU资源多，控制实时性受到影响。另夕卜，开关管时刻处在开关状态，开关损耗大。 3.DPWMx算法同样具有较高的直流电压利用率，另外，在1/3市电周期，开关管保持固定的开(关)状态，理论损耗可以降低30%以上。但是，DPWMx算法缺少具体简易的工程实施方法。 由上述分析可以得出，在不同的领域和工作状态下，各类PWM调制算法有不同的优缺点，同时，上述各类调制方式可以在线切换，而不会影响逆变器的工作稳定性，这样，为统一各类调制算法成为可能。因此，如何建立一种统一的调制算法，扬长避短成为一个需要解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，提供一种基于自然换向的统一 PWM调制系统。 本技术是这样实现的，一种基于自然换向的统一 PWM调制系统，包括调制波计算单元与逆变器，所述调制波计算单元产生驱动信号，通过所述驱动信号控制所述逆变器的开关管以控制所述逆变器；其中，所述调制波计算单元包括:三相正弦调制信号模块，产生依次相差120度相位，幅值相同的三相正弦调制信号；零序分量计算模块，根据所述三相正弦调制信号模块所产生的所述三相正弦调制信号，计算零序分量，所述零序分量的频率是所述三相正弦调制信号的三倍；统一调制模块，将所述零序分量通过求和后叠加到所述三相正弦调制信号获得统一调制信号；控制器，对比所述统一调制信号与载波模块，获得控制所述开关管的驱动信号。 上述基于自然换向的统一 PWM调制系统，利用三相参考电压瞬时值计算各种连续和不连续PWM调制方法的开关切换时间，无需进行复杂的扇区判断，减小了调制算法的计算时间和实现难度，计算简便易于计算机实现。同时，此算法可以在线进行各种调制方式的切换，能充分发挥DPWMx调制方式开关损耗低，效率高的优点。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术基于自然换向的统一 PWM调制系统的调制波计算单元的电路图； 图2是本技术基于自然换向的统一 PWM调制系统的两电平逆变器第一实施方式的电路图； 图3是本技术基于自然换向的统一 PWM调制系统的三电平逆变器第二实施方式的电路图； 图4是本技术基于自然换向的统一 PWM调制系统的三电平逆变器第三实施方式的电路图。 【具体实施方式】 为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。 图1是本技术基于自然换向的统一 PWM调制系统的调制波计算单元的电路图。该基于自然换向的统一 PWM调制系统，包括调制波计算单元I与逆变器2，所述调制波计算单元I产生驱动信号，通过所述驱动信号控制所述逆变器2的开关管以控制所述逆变器。调制波计算单元I包括三相正弦调制信号模块10、零序分量计算模块11、统一调制模块与控制器。 三相正弦调制信号模块10，计算三相调制波的标么值。根据逆变器2电压环或电压、电流双环控制输出的依次相差120度相位，幅值相同的三相正弦调制信号(% ,% >V；): ￥a" =Vm* sin(wt) Υζ = Vm * sin(wt— 2π/3)(I) VtT = V111 * sin(wt— 4π/3) 其中，Vm为输出线电压峰值。 根据公式(I)的标么值计算所述三相调制波电压的实时最大值和实时最小值。 Umax = Max(VajVfajVc)⑵ Umn = Mto(HK)(3) 其中，Umax:三相参考电压瞬时最大值；Umin:三相参考电压瞬时最小值;Max:最大值计算函数；Min:最小值计算函数； 将所述三相调制波移相30度。 计算所述三相调制波电压移相后的实时最大值和实时最小值。三相调制波，乘以一相位变换矩阵T0，计算超前移相30度后的参考电压Va^3c)、Vc^30o Va-30]【W Vb^30 =T0X Υζ(4) V；-30jLV；.『I 0—1] 其中，TD—会一II O , VaIt3t^Va;移相30度参考电压， ^.0 —I 1.是Vb"移相3O度参考电压,V二30是V〗移相3O度参考电压。 零序分量计算模块11，根据公式(I)得到的移相前的三相调制波电压的实时最大值和实时最小值、公式(4)得到的移相后的三相调制波电压的最大值和最小值计算SPWM、SVPWM和DPWMx三种调制方式下的零序分量。此零序分量的频率三倍于正弦调制信号，每一种调制方式对应其相应的零序分量计算方法。通过三相调制信号的交叉点进行自然换向，避免了复杂的扇区判断。所述零序分量计算方法是一种统一计算方式，同时，每一种计算方法可以独立拿出来使用。 Umax^30 = Max(￥a_30_)Vb_30,Vc-3o)⑶ Umin^30 = M inVc^30)(6) Umax_3C>是移相后的三相调制波瞬时最大值， Uniin-3。是移相后的三相调葡该瞬时最小值； 统一调制模块，将所述SPWM、SVPWM和DPWMx三种调制方式下的零序分量通过求和后叠加到所述三相正弦调制信号获得统一调制信号12。r 0，SPWM —0.5(Umax + Umin),本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自然换向的统一PWM调制系统，其特征在于：包括调制波计算单元与逆变器，所述调制波计算单元产生驱动信号，通过所述驱动信号控制所述逆变器的开关管以控制所述逆变器；其中，所述调制波计算单元包括：三相正弦调制信号模块，产生依次相差120度相位，幅值相同的三相正弦调制信号；零序分量计算模块，根据所述三相正弦调制信号模块所产生的所述三相正弦调制信号，计算零序分量，所述零序分量的频率是所述三相正弦调制信号的三倍；统一调制模块，将所述零序分量通过求和后叠加到所述三相正弦调制信号获得统一调制信号；控制器，对比所述统一调制信号与载波模块，获得控制所述开关管的驱动信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊伟，邵长伟，丁永强，
申请(专利权)人：深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44