一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法技术

本发明专利技术公开了一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，是四种直通插入方式的组合，将统六段直通调制（直通插入方式四）作为其中的一种直通插入方式，并另外提出三种直通插入方式。在相同的输出电压增益条件下，与传统六段直通调制方式相比，使用混合六段直通调制能够减小无源网络及桥臂开关管电压应力，减小桥臂开关管开关损耗及直通状态下的导通损耗，具有更高的变换效率。同时新调制方法能减小电感电流纹波，即减小了无源网络的电感体积。根据不同的输出电压增益可选择两种直通混合调制或四种直通混合调制，在增益较小时，四种直通混合调制的开关管电压应力及电感电流纹波均更小。

【技术实现步骤摘要】
一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法
本专利技术涉及单级升压逆变器的调制方法，尤其涉及一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法。
技术介绍
近年来提出的单级升压逆变器，在逆变器前加入阻抗源网络，能够在不增加有源器件的同时实现单级升压，如Z源逆变器、准Z源逆变器等。如图1所示的准Z源逆变器，除了与传统的电压源逆变器一样具有8个开关状态外，还增加了一种额外的开关状态，即逆变器同一桥臂上下管同时导通，称为“直通零矢量”。这一类的拓扑，利用直通零矢量实现升压，它们能够使用相同的调制方法。传统六段直通调制在一个开关周期内，将直通平均分为六份，并且不增加额外的开关次数，这种六段直通调制具有更高的直通频率，电感电流纹波及电容电压纹波小。但传统的六段直通调制存在对零矢量利用不充分的问题，无法对逆变器体积及开关器件电压应力更进一步减小。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，采用以下第一至第四直通插入方式混合调制：第一直通插入方式：六段直通全部压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加六段直通宽度，次大占空比增加四段直通宽度，最小占空比增加两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小四段直通宽度，次小占空比减小两段直通宽度，最大占空比宽度不变；第二直通插入方式：六段直通全部压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比宽度不变，次大占空比减小两段直通宽度，最小占空比减小四段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比增加两段直通宽度，次小占空比增加四段直通宽度，最大占空比增加六段直通宽度；第三直通插入方式：四段直通压缩“000”矢量，两段直通压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加四段直通宽度，次大占空比增加两段直通宽度，最小占空比宽度不变；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小两段直通宽度，次小占空比(Sbn)宽度不变，最大占空比增加两段直通宽度；第四直通插入方式：四段直通压缩“111”矢量，两段直通压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加两段直通宽度，次大占空比宽度不变，最小占空比减小两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比宽度不变，次小占空比增加两段直通宽度，最大占空比增加四段直通宽度。本专利技术还公开了另一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，采用以下第三至第四直通插入方式混合调制：第三直通插入方式：四段直通压缩“000”矢量，两段直通压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加四段直通宽度，次大占空比增加两段直通宽度，最小占空比宽度不变；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小两段直通宽度，次小占空比(Sbn)宽度不变，最大占空比增加两段直通宽度；第四直通插入方式：四段直通压缩“111”矢量，两段直通压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加两段直通宽度，次大占空比宽度不变，最小占空比减小两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比宽度不变，次小占空比增加两段直通宽度，最大占空比增加四段直通宽度。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1.不增加额外开关次数，插入六段均匀直通，具有较高的系统效率及较低的输出电压总谐波；2.与传统六段直通调制相比，在相同的输出电压增益条件下，本专利技术能够减小无源网络及桥臂开关管电压应力，减小桥臂开关管开关损耗及直通状态下的导通损耗。同时能减小电感电流纹波，即减小了无源网络的电感体积。附图说明图1是准Z源逆变器拓扑图；图2(a)、(b)、(c)、(d)分别是本专利技术中第一至第四直通插入方式驱动的示意图；图3是三相驱动占空比函数曲线图；图4是传统零矢量D000和D111的函数曲线图；图5是传统零矢量D000和D111定义示意图；图6是传统零矢量D000和D111关系与直通插入方式选择图；图7是输出电压增益与升压因子的关系图；图8是输出电压增益与电感电流纹波因子的关系图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。如图2(a)至图2(d)所示，本专利技术公开了四种直通插入方式：第一直通插入方式：六段直通全部压缩“000”矢量。直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比(Sa)增加六段直通宽度，次大占空比(Sb)增加四段直通宽度，最小占空比(Sc)增加两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比(San)减小四段直通宽度，次小占空比(Sbn)减小两段直通宽度，最大占空比(Scn)宽度不变。第二直通插入方式：六段直通全部压缩“111”矢量。直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比(Sa)宽度不变，次大占空比(Sb)减小两段直通宽度，最小占空比(Sc)减小四段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比(San)增加两段直通宽度，次小占空比(Sbn)增加四段直通宽度，最大占空比(Scn)增加六段直通宽度。第三直通插入方式：四段直通压缩“000”矢量，两段直通压缩“111”矢量。直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比(Sa)增加四段直通宽度，次大占空比(Sb)增加两段直通宽度，最小占空比(Sc)宽度不变；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比(San)减小两段直通宽度，次小占空比(Sbn)宽度不变，最大占空比(Scn)增加两段直通宽度。第四直通插入方式：四段直通压缩“111”矢量，两段直通压缩“000”矢量。直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比(Sa)增加两段直通宽度，次大占空比(Sb)宽度不变，最小占空比(Sc)减小两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比(San)宽度不变，次小占空比(Sbn)增加两段直通宽度，最大占空比(Scn)增加四段直通宽度。本专利技术公开了两种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，一种采用第一至第四直通插入方式混合调制，另一种采用第三直通插入方式、第四直通插入方式混合调制。以图1所示的准Z源逆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，其特征在于，采用以下第一至第四直通插入方式混合调制：第一直通插入方式：六段直通全部压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加六段直通宽度，次大占空比增加四段直通宽度，最小占空比增加两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小四段直通宽度，次小占空比减小两段直通宽度，最大占空比宽度不变；第二直通插入方式：六段直通全部压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比宽度不变，次大占空比减小两段直通宽度，最小占空比减小四段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比增加两段直通宽度，次小占空比增加四段直通宽度，最大占空比增加六段直通宽度；第三直通插入方式：四段直通压缩“000”矢量，两段直通压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加四段直通宽度，次大占空比增加两段直通宽度，最小占空比宽度不变；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小两段直通宽度，次小占空比（...

【技术特征摘要】
1.一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，其特征在于，采用以下第一至第四直通插入方式混合调制：第一直通插入方式：六段直通全部压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加六段直通宽度，次大占空比增加四段直通宽度，最小占空比增加两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小四段直通宽度，次小占空比减小两段直通宽度，最大占空比宽度不变；第二直通插入方式：六段直通全部压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比宽度不变，次大占空比减小两段直通宽度，最小占空比减小四段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比增加两段直通宽度，次小占空比增加四段直通宽度，最大占空比增加六段直通宽度；第三直通插入方式：四段直通压缩“000”矢量，两段直通压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加四段直通宽度，次大占空比增加两段直通宽度，最小占空比宽度不变；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小两段直通宽度，次小占空比（Sbn）宽度不变，最大占空比增加两段直通宽度；第四直通插入方式：四...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子楷，周玉斐，吴旗斌，何新安，吴郁，盛伦辉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32