一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法技术

技术编号:22332931 阅读:25 留言:0更新日期:2019-10-19 12:49
本发明专利技术公开了一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法,包括将各相调制信号分为奇数组和偶数组,根据各相所在分组,为各相确定两组锯齿载波,交替使用第k相的第一组载波和第二组载波,与第k相调制信号进行脉冲宽度调制,进而得到该相桥臂功率开关管控制信号并生成功率开关管的驱动信号,以此实现对对称奇数相两电平逆变器CMV的抑制。本发明专利技术提出的锯齿载波PWM调制方法在一个载波周期内,镜像对称锯齿载波之间的切换缩小了所有相开关状态之和的范围,同时各相锯齿载波直线边缘的重叠减缓了所有相的开关态之和的变化频率,达到降低CMV幅值与频率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法
本专利技术属于电力电子
,更具体地,涉及一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法。
技术介绍
与传统的三相传动系统相比,多相传动系统具有可靠性高、控制灵活、转矩脉动小等优势,由多相变频器供电的多相电机系统成为近年来国内外研究的一个热点领域。此外,由于传统的两电平逆变器拓扑结构简单、可靠性高、控制方便,多相电机驱动控制多沿用此拓扑结构。而共模电压(CMV,CommonModeVoltage)是脉冲宽度调制(PWM,PulseWidthModulation)逆变器驱动系统典型的副作用,高幅值和高频率的CMV不仅会腐蚀发电机轴承,降低绕组对地绝缘,还会导致电磁干扰等问题,严重影响电动机的可靠性和使用寿命,对其他控制系统和电子设备造成干扰。为了减少CMV,可采用硬件和软件两类解决方案。硬件解决方案为在共模电流传导路径上增加无源或有源CMV滤波器,但这必然会增加系统的重量、体积和成本。相比之下,软件解决方案更受欢迎,即从共模噪声产生源头着手,通过改进PWM调制策略来降低CMV。现有的软件解决方案大多采用改进型电压空间矢量脉宽调制方法,通过选择输出很低甚至为零的电压空间矢量达到降低CMV的效果,然而该方法需要考虑电压矢量对多个子扇区的影响,使得该方法的计算负担随着相数的增加呈指数增长。针对多相多电平逆变器,存在一种简化了计算复杂度的通用CMV抑制空间矢量脉宽调制(SVPWM,SpaceVectorPulseWidthModulation)技术,然而其不适用于最常见的两电平逆变器。还有一部分软件解决方案采用载波比较脉宽调制(CPWM,Carrier-BasedPulseWidthModulation)方法,该方法独立于相数,更适合多相场合,现有方案多采用相位均匀滞后的三角形载波,可以在偶数相对称逆变器中完全消除CMV,然而对于奇数相逆变器,随着调制比的增加,CMV抑制效应会受到削弱,且CMV的频率不能得到抑制。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷,本专利技术的目的在于提出一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法,旨在同时降低对称奇数相两电平逆变器CMV的幅值和频率。为实现上述目的,本专利技术提供了一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法,包括以下步骤:步骤1、将各相调制信号分成两组;步骤2、根据各相调制信号的分组确定第k相的第一组载波uc1(k),所述两组调制信号分别使用所述第一组载波中的同一载波;步骤3、根据各相调制信号的分组确定第k相的第二组载波uc2(k),所述两组调制信号分别使用所述第二组载波中的同一载波;步骤4、交替使用步骤2、步骤3所确定的第k相的第一组载波uc1(k)、第k相的第二组载波uc2(k)与第k相调制信号ur(k)进行锯齿载波PWM调制,得到第k相桥臂的PWM控制信号;步骤5、将步骤4所得各相PWM控制信号转化为对应功率开关管的驱动信号分别投入到两电平逆变器对应相的开关管中,实现具有CMV抑制能力的PWM调制。其中,1≤k≤m,m为逆变器相数,m为奇数,k为整数。进一步地,各相调制信号分成两组包括:将各相调制信号从大到小排序,并依次标记为u1到um,根据标记下标为奇数或偶数,将各相调制信号分成奇数组和偶数组两组;各相调制信号的形式为:其中,M为调制比,f0为调制频率,t为系统当前运行时间,为第k相的调制信号相移角度;对于对称多相两电平逆变器第k相的调制信号相移角度为:其中,1≤k≤m,m为逆变器相数,m为奇数。进一步地,第一组载波uc1(k)的确定方法包括:若第k相调制信号为所述奇数组,第一组载波uc1(k)为右倾锯齿载波;若第k相调制信号为所述偶数组,第一组载波uc1(k)为左倾锯齿载波。进一步地,第二组载波uc2(k)的确定方法包括:若第k相调制信号为所述奇数组,第一组载波uc2(k)为左倾锯齿载波;若第k相调制信号为所述偶数组,第一组载波uc2(k)为右倾锯齿载波。进一步地,第一组载波uc1(k)的确定方法还包括:若第k相调制信号为所述奇数组,第一组载波uc1(k)为左倾锯齿载波;若第k相调制信号为所述偶数组,第一组载波uc1(k)为右倾锯齿载波。进一步地,第二组载波uc2(k)的确定方法还包括:若第k相调制信号为所述奇数组,第一组载波uc2(k)为右倾锯齿载波;若第k相调制信号为所述偶数组,第一组载波uc2(k)为左倾锯齿载波。进一步地,交替使用步骤2、步骤3所确定的第k相的第一组载波uc1(k)、第k相的第二组载波uc2(k)与第k相调制信号ur(k)进行锯齿载波PWM调制包括:每当各相调制信号的分组发生改变,各相载波切换成另一组对应的载波和各相调制信号进行锯齿载波PWM调制,得到各相PWM控制信号。进一步地,将步骤4所得各相PWM控制信号转化为对应功率开关管的驱动信号分别投入到两电平逆变器对应相的开关管中,包括:当g(k)=0时,两电平逆变器上桥臂功率开关管的驱动信号为0,下桥臂功率开关管的驱动信号为1;当g(k)=1时,两电平逆变器上桥臂功率开关管的驱动信号为1,下桥臂功率开关管的驱动信号为0;其中g(k)为第k相桥臂的功率开关管的PWM控制信号。通过本专利技术所构思的以上技术方案,与现有技术相比,能够取得以下有益效果:1、本专利技术提供的一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法通过将各相调制信号分为奇数、偶数两组,两组调制信号分别采用镜像对称的两组锯齿载波,在一个载波周期内,镜像对称锯齿载波之间的切换缩小了所有相开关状态之和的范围,同时各相锯齿载波直线边缘的重叠减缓了所有相的开关态之和的变化频率,达到降低CMV幅值与频率的目的;2、本专利技术提供的一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法通过交替使用两组锯齿载波,实现不同扇区载波的重新分配,从而减少各相载波的切换次数,避免载波频繁切换导致电压总谐波失真升高。附图说明图1是本专利技术提供的一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法的流程示意图;图2是本专利技术提供的PWM调制方法中对称m相两电平逆变器中CMV的示意图;图3是现有技术对称五相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制下各相开关状态和CMV波形图;图4是本专利技术实施例提供的对称五相两电平逆变器仅采用第一组载波进行锯齿载波PWM调制时各相开关状态和CMV波形图;图5是本专利技术实施例提供的对称五相两电平逆变器仅采用第二组载波进行锯齿载波PWM调制时各相开关状态和CMV波形图;图6是本专利技术实施例提供的五相正弦调制波扇区划分图;图7是本专利技术实施例提供的对称五相两电平逆变器仅采用第一组载波进行锯齿载波PWM调制时一个基波周期内的各相载波变化示意图;图8是本专利技术实施例提供的对称五相两电平逆变器仅采用第二组载波进行锯齿载波PWM调制时一个基波周期内的各相载波变化示意图;图9是本专利技术实施例提供的对称五相两电平逆变器交替采用第一组载波和第二组载波进行锯齿载波PWM调制时一个基波周期内的各相载波变化示意图;图10是现有技术的对称五相两电平逆变器带RL负载的调制方法CMV仿真波形图;图11是本专利技术实施例提供的对称五相两电平逆变器带RL负载的调制方法CMV仿真波形图;图12是现有技术的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、将各相调制信号分成两组;步骤2、根据所述各相调制信号的分组确定第k相的第一组载波uc1(k),所述两组调制信号分别使用所述第一组载波中的同一载波;步骤3、根据所述各相调制信号的分组确定第k相的第二组载波uc2(k),所述两组调制信号分别使用所述第二组载波中的同一载波;步骤4、交替使用步骤2、步骤3所确定的第k相的第一组载波uc1(k)、第k相的第二组载波uc2(k)与第k相调制信号ur(k)进行PWM调制,得到第k相桥臂的PWM控制信号;步骤5、将步骤4所得各相PWM控制信号转化为对应功率开关管的驱动信号分别投入到两电平逆变器对应相的开关管中,实现具有共模电压抑制能力的锯齿载波PWM调制;其中,1≤k≤m,m为逆变器相数,m为奇数,k为整数。

【技术特征摘要】
1.一种用于对称奇数相两电平逆变器的锯齿载波PWM调制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、将各相调制信号分成两组;步骤2、根据所述各相调制信号的分组确定第k相的第一组载波uc1(k),所述两组调制信号分别使用所述第一组载波中的同一载波;步骤3、根据所述各相调制信号的分组确定第k相的第二组载波uc2(k),所述两组调制信号分别使用所述第二组载波中的同一载波;步骤4、交替使用步骤2、步骤3所确定的第k相的第一组载波uc1(k)、第k相的第二组载波uc2(k)与第k相调制信号ur(k)进行PWM调制,得到第k相桥臂的PWM控制信号;步骤5、将步骤4所得各相PWM控制信号转化为对应功率开关管的驱动信号分别投入到两电平逆变器对应相的开关管中,实现具有共模电压抑制能力的锯齿载波PWM调制;其中,1≤k≤m,m为逆变器相数,m为奇数,k为整数。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将各相调制信号分成两组包括:将各相调制信号从大到小排序,并依次标记为u1到um,根据标记下标为奇数或偶数,将各相调制信号分成奇数组和偶数组两组;各相调制信号的形式为:其中,M为调制比,f0为调制频率,t为系统当前运行时间,为第k相的调制信号相移角度;对于对奇数相两电平逆变器第k相的调制信号相移角度为:其中,1≤k≤m,m为逆变器相数,m为奇数。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一组载波uc1(k)的确定方法包括:若第k相调制信号为所述奇数组,所述第一组载波uc1(k)为右倾锯齿载波;若第k相调制信号为所述偶数组,所述第一组载波uc1(k)为左倾锯齿载波。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘自程王鹏业蒋栋曲荣海
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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