一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法及装置，包括如下步骤：S1、结合IGBT最小开通、关断时间、死区时间、开关频率等因素，确定最小脉宽，计算其占空比；S2、计算电压矢量幅值，进行标幺化处理，并与上限值进行比较，大于上限则对矢量幅值进行修正限幅；S3、计算三相调制波占空比；S4、将三相调制波占空比与最小脉宽对应的占空比进行比较，任一相调制波占空比的绝对值小于最小脉宽对应的占空比，将该相的调制波占空比赋值给中间变量temp，三相调制波占空比同时减去temp；S5、更新PWM寄存器。本发明专利技术不需要增加额外的硬件电路，方法实现简单，相对于使用硬件电路等抑制窄脉冲的方法，能有效减小体积，节约成本。

A Narrow Pulse Suppression Method and Device for Three-level Inverter

【技术实现步骤摘要】
一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法及装置
本专利技术属于脉冲宽度调制
，涉及一种窄脉冲抑制、补偿方法，具体涉及一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法及装置。
技术介绍
随着光伏行业的发展，逆变器技术的日益成熟，对电能质量和系统效率的要求也越来越高，三电平逆变器相比于传统的两电平逆变器具有谐波小，效率、耐压高等优点，获得了很好的应用效果，随着技术的发展，数字处理器性能的提升，逆变器开关频率越来越高，窄脉冲的影响更加明显，窄脉冲条件下，IGBT电流变化率dic/dt会增加，由于线路存在杂散电感，会产生更高的关断电压过冲，反向恢复过程中会出现强烈的震荡，存在过压损坏的风险，同时也会导致IGBT应力和损耗不均。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供种三电平逆变器窄脉冲抑制方法及装置，解决窄脉冲问题导致的IGBT损耗、谐波增大、甚至炸机损坏的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、确定最小脉宽对应的占空比；结合IGBT最小开通、关断时间及死区时间，确定最小脉宽对应的占空比；IGBT最小开通、关短时间及对应的死区时间随不同厂家、不同型号的IGBT及实际工作开关频率等因素不同而不同，最小脉宽应根据IGBT实际工况进行确定。步骤2、计算电压矢量幅值，进行标幺化，并与上限值进行比较，大于上限值则对电压矢量幅值进行修正限幅，所述上限值为最大占空比1减去最小脉宽对应的占空比；步骤3、根据三电平SVPWM或SPWM调制方法计算三相调制波占空比；步骤4、将步骤3得到的三相调制波占空比与步骤1得到的最小脉宽对应的占空比进行比较：任一相调制波占空比的绝对值小于最小脉宽对应的占空比，将该相的调制波占空比赋值给中间变量temp，三相调制波占空比同时减去temp；对三相调制波过零点附近,制波占空比的绝对值小于最小脉宽对应的占空比产生的窄脉冲进行抑制、补偿。步骤5、更新PWM寄存器：当三相调制波占空比的绝对值大于最小脉宽对应的占空比，则用实际三相调制波的占空比更新对应相的PWM寄存器，否则对应相的PWM寄存器清零。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术的方法实现简单，不需要增加额外的硬件电路，相对于使用硬件电路等抑制窄脉冲的方法，能有效减小体积，节约成本；本方法在每个开关周期中依次执行步骤2至步骤5，基本上可以完全消除窄脉冲，保证IGBT在每个开关周期内都能可靠的开通和关断，实时性较强。附图说明图1为三电平同向载波调制SPWM驱动原理图；图2为调制波正向过零点窄脉冲生成示意图；图3为调制波负向过零点窄脉冲生成示意图；图4为窄脉冲抑制方法流程图；图5为抑制三电平逆变器窄脉冲的装置示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。图1为三电平同向载波调制SPWM驱动原理图；调制波过零点附近产生的窄脉冲机理如图2所示；调制波峰值处产生的窄脉冲如图3所示。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：参照图4，本实施例中，一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法，包括如下步骤：步骤1、确定最小脉宽对应的占空比，结合IGBT最小开通、关断时间及死区时间，确定最小脉宽对应的占空比。IGBT最小开通、关短时间及对应的死区时间随不同厂家、不同型号的IGBT及实际工作开关频率等因素不同而不同，最小脉宽应根据IGBT实际工况进行确定。1)所述步骤1中、最小脉宽为IGBT最小开通Ton_min、关断时间Toff_min和死区时间Td之和。2)所述步骤1中、最小脉宽对应的占空比Tmin_duty的计算方法为：上式中，Ts为开关周期值。步骤2、计算电压矢量幅值，并与上限值进行比较，大于上限则对矢量幅值进行修正限幅，所述上限为最大占空比减去最小脉宽对应的占空比。1)矢量上限值Tmax＝1-Tmin_duty；2)修正方法为：若电压矢量幅值的标幺值大于矢量上限值Tmax，则对矢量乘以矢量上限值Tmax作为新的矢量幅值进行计算。步骤3、计算三电平三相调制波占空比，根据三电平SVPWM或SPWM调制方法计算三相调制波占空比。步骤4、将三相调制波占空比与最小脉宽对应的占空比进行比较，任一相调制波占空比的绝对值小于最小脉宽对应的占空比，将该相的调制波占空比赋值给中间变量temp，三相调制波占空比同时减去temp，对三相调制波过零点附近产生的窄脉冲进行抑制、补偿。步骤5、更新PWM寄存器，三相调制波占空比的绝对值大于窄脉冲对应的占空比，则用实际的占空比更新寄存器，否则对应相的PWM寄存器清零。参照图5，一种用于抑制三电平逆变器窄脉冲的装置，包括DSP、CPLD以及三个IGBT驱动板三个部分，其中DSP的输出端和CPLD的输入端连接，CPLD的不同输出端分别连接至不同IGBT驱动板的输入端，具体为：CPLD的4个A相输出端分别连接至A相IGBT驱动板，CPLD的4个B相输出端分别连接至B相IGBT驱动板，CPLD的4个C相输出端分别连接至C相IGBT驱动板。其中DSP用于实时计算三电平逆变器三相调制波占空比，分别生成三相逆变器的IGBT驱动信号，并传递至CPLD；DSP选用TI公司C2000系列数字信号处理器，如TMS320F28377。DSP具体包含SPI模块、EPWM模块、ADC采样模块和计算模块四个部分。ADC采样模块，实现整机电压、电流等采样。SPI模块实现CPLD的实时通信，获取CPLD叠加的死区时间Td。计算模块用于计算最小脉宽对应的占空比；根据实时采集电压、电流等信号计算三相调制波占空比。EPWM模块，用于更新PWM寄存器，生成6路PWM信号，输出给CPLD。更新寄存器的具体过程为：当三相调制波占空比的绝对值大于最小脉宽对应的占空比，则用计算得到的三相调制波占空比更新对应相的PWM寄存器，否则对应相的PWM寄存器清零。CPLD用于对接收到的每一相的两路驱动信号分别进行取反，同时叠加死区时间，生成对应相的四路PWM驱动信号，并将PWM驱动信号传递至IGBT驱动板；CPLD选用Altera公司，MAXII系列CPLD，如EPM1270。三个IGBT驱动板根据实际使用的IGBT的参数，对CPLD发出的驱动信号进行电平转换，功率放大以保证对应的IGBT可靠工作。该装置的具体工作过程为：DSP通过获取CPLD所叠加的死区时间，计算最小脉宽对应的占空比；通过实时采集电压、电流等信号计算三相调制波占空比，对三相调制波占空比进行窄脉冲抑制后更新其内部3个EPWM模块，生成6路PWM驱动信号；CPLD对接收到的每一相的两路PWM信号进行分别取反，同时叠加死区时间，每一相生成4路PWM信号；三相IGBT驱动板对CPLD发送的驱动信号进行电平转换和功率放大，可靠的驱动IGBT工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、确定三电平逆变器的最小脉宽对应的占空比；步骤2、计算电压矢量幅值，进行标幺化，然后与上限值进行比较：若电压矢量幅值的标幺值大于上限值，则对电压矢量幅值进行修正限幅，所述上限值为最大占空比减去最小脉宽对应的占空比；若电压矢量幅值的标幺值小于或等于上限值则不处理；步骤3、计算三相调制波占空比；步骤4、将步骤3得到的三相调制波占空比的绝对值与步骤1得到的最小脉宽对应的占空比进行比较：若任一相调制波占空比的绝对值小于最小脉宽对应的占空比，将该相的调制波占空比赋值给中间变量temp，三相调制波占空比同时减去temp；步骤5、更新PWM寄存器：当三相调制波占空比的绝对值大于最小脉宽对应的占空比，则用步4骤计算得到的三相调制波占空比更新对应相的PWM寄存器，否则对应相的PWM寄存器清零。

【技术特征摘要】
2018.12.14 CN 20181153420861.一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、确定三电平逆变器的最小脉宽对应的占空比；步骤2、计算电压矢量幅值，进行标幺化，然后与上限值进行比较：若电压矢量幅值的标幺值大于上限值，则对电压矢量幅值进行修正限幅，所述上限值为最大占空比减去最小脉宽对应的占空比；若电压矢量幅值的标幺值小于或等于上限值则不处理；步骤3、计算三相调制波占空比；步骤4、将步骤3得到的三相调制波占空比的绝对值与步骤1得到的最小脉宽对应的占空比进行比较：若任一相调制波占空比的绝对值小于最小脉宽对应的占空比，将该相的调制波占空比赋值给中间变量temp，三相调制波占空比同时减去temp；步骤5、更新PWM寄存器：当三相调制波占空比的绝对值大于最小脉宽对应的占空比，则用步4骤计算得到的三相调制波占空比更新对应相的PWM寄存器，否则对应相的PWM寄存器清零。2.根据权利要求1所述的一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法，其特征在于，所述步骤1中、最小脉宽为IGBT最小开通时间Ton_min、关断时间Toff_min和死区时间Td之和。3.根据权利要求2所述的一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法，其特征在于，IGBT最小开通、关短时间及对应的死区时间随不同厂家、不同型号的IGBT及实际工作开关频率等因素不同而不同，最小脉宽根据IGBT实际工况进行确定。4.根据权利要求1所述的一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法，其特征在于，步骤1中：最小脉宽对应的占空比Tmin_duty的计算方法为：上式中，Ton_min为IGBT最小开通时间，Toff_min为关断时间，Ts为开关周期值。5.根据权利要求1所述的一种三电平逆变器窄脉冲抑制方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤如下：1)矢量上限值Tmax＝1-Tmin_duty...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洪伟，刘永奎，柯杨斌，刘文涛，黄峰，
申请(专利权)人：特变电工西安电气科技有限公司，特变电工新疆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61