分段同步SHEPWM切换控制方法、介质及电子设备技术

本发明专利技术涉及一种分段同步SHEPWM切换控制方法、介质及电子设备，所述方法用于控制不同载波比的SHEPWM模式切换的实现，包括以下步骤：获取最小脉宽与PWM周期时间的比例n；当达到切换条件时，在每个PWM周期，判定是否同时满足以下两个条件：A、切换前n个周期的各路PWM信号都保持不变；B、切换后SHEPWM输出的电平和切换前SHEPWM输出的电平相同或者切换后n个周期的各路PWM信号都保持不变；若是，则完成不同载波比的SHEPWM切换，若否，则保持当前载波比运行。与现有技术相比，本发明专利技术可以有效解决分段同步调制SHEPWM在任意时刻实现不同载波比的SHEPWM切换时存在的窄脉冲问题。SHEPWM切换时存在的窄脉冲问题。SHEPWM切换时存在的窄脉冲问题。

【技术实现步骤摘要】
分段同步SHEPWM切换控制方法、介质及电子设备


[0001]本专利技术属于电力电子应用技术，涉及变流器领域，尤其是涉及一种分段同步SHEPWM切换控制方法、介质及电子设备。

技术介绍

[0002]二极管钳位型(NPC,Neutral Point Clamped)三电平变流器具有耐压较高、输出电压dv/dt较小、结构较简单、可能量双向流动等特点，广泛应用于铁路机车牵引和高速磁浮交通领域。但是在机车牵引领域一般要求NPC三电平变流器输出电压的幅值范围大、频率范围广、谐波含量低，例如现有高速磁浮列车牵引变流器输出频率范围为0-300赫兹，而大功率电力电子器件开关频率比较低，如IGCT为几百赫兹，为此一般采用多模式分段脉宽调制策略，即低频时采用异步调制(如SVPWM)以获得更高的直流电压利用率、减小电流脉动，中高频时采用优化PWM调制(如分段同步SHEPWM)以有效降低高频下的低次谐波，改善波形质量。
[0003]特定谐波消除脉冲宽度调制(SHEPWM，Selected Harmonic Elimination Pulse Width Modulation)是一种以优化输出谐波为目标的调制策略。SHEPWM通过傅里叶分解，预先确定转换时刻实现特定开关的切换，从而消除选定的低频谐波。与其它PWM控制技术相比，SHEPWM具有开关频率低，无特定次的低次谐波、输出波形质量高、开关损耗低等特点。为了增大输出频率，可以采用分段调制的SHEPWM，根据输出频率的范围采用不同的载波比。
[0004]大功率开关器件如IGCT的导通过程和关断过程所需时间均较长，例如考虑到死区时间后4500V/4000A的IGCT最小脉宽的要求可达到150us。为了使得器件能够成功导通和关断，必须提供给开关器件足够长时间的开通脉冲以及关断脉冲，否则可能出现导通/关断失效而使得实际电压发生畸变，在器件尚未完全导通的时候就进行关断动作还可能对器件造成破坏。因此，为保证高压大功率逆变器的可靠运行，必须保证输出脉宽满足最小脉宽要求。
[0005]现有文献对于SVPWM和SHEPWM中的窄脉冲问题，提出了很多解决方案。例如针对SHEPWM，通常采取的办法是将过窄的脉冲舍去或者将其扩展到最小脉冲宽度；或者在理想解轨迹的基础上对局部调制比范围内的角度轨迹进行挪移，使角度间隔增大；或者利用SHEPWM开关角度轨迹的多解性在不同调制比段使用不同组解来满足最小脉宽要求。分段同步调制SHEPWM在不同载波比之间切换时同样有可能存在窄脉冲，如果采用在固定角度切换，可以通过以上方法来消除窄脉冲，但是如果采用在任意角度切换，则以上方法不能完全消除窄脉冲。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种分段同步SHEPWM切换方法、介质及电子设备，实现最小脉宽控制，有效消除窄脉冲，以适应于在任意角度上进行切换时均能满足任意角度切换。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种分段同步SHEPWM切换控制方法，该方法用于控制不同载波比的SHEPWM模式切换的实现，包括以下步骤：
[0009]获取最小脉宽与PWM周期时间的比例n；
[0010]当达到切换条件时，在每个PWM周期，判定是否同时满足以下两个条件：
[0011]A、切换前n个周期的各路PWM信号都保持不变；
[0012]B、切换后SHEPWM输出的电平和切换前SHEPWM输出的电平相同或者切换后n个周期的各路PWM信号都保持不变；
[0013]若是，则完成不同载波比的SHEPWM切换，若否，则保持当前载波比运行。
[0014]进一步地，所述比例n的获取公式为：
[0015][0016]其中，T
min
为最小脉宽，T
s
为变流器PWM周期时间。
[0017]进一步地，所述最小脉宽根据开关器件的最小开通、关断时间及死区时间确定。
[0018]进一步地，所述比例n大于等于2。
[0019]进一步地，所述切换条件基于变流器电压频率确定。
[0020]进一步地，所述切换为任意角度进行。
[0021]本专利技术还提供一种变流器调制方法，该方法中采用如所述的分段同步SHEPWM切换控制方法进行不同载波比的SHEPWM模式的切换。
[0022]本专利技术还提供一种二极管钳位型三电平变流器，该变流器基于所述的分段同步SHEPWM切换控制方法实现不同载波比的SHEPWM模式的切换。
[0023]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如所述分段同步SHEPWM切换控制方法的指令。
[0024]本专利技术还提供一种电子设备，包括：
[0025]一个或多个处理器；
[0026]存储器；和
[0027]被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如所述分段同步SHEPWM切换控制方法的指令。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0029]本专利技术在达到切换条件时，对每个PWM周期内的输出信号进行全面判定，仅在各项条件适宜时才进行不同载波比的SHEPWM切换，有效实现最小脉宽控制，实时解决分段同步调制SHEPWM在任意时刻实现不同载波比的SHEPWM切换时存在的窄脉冲问题，既可以满足最小脉宽要求，又保证了切换前后都能够彻底消除指定次数谐波，切换精度高。
附图说明
[0030]图1是不同载波比的SHEPWM切换前窄脉冲生成示意图；
[0031]图2是不同载波比的SHEPWM切换后窄脉冲生成示意图；
[0032]图3是本专利技术不同载波比的SHEPWM切换控制方法流程图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0034]图1为不同载波比的SHEPWM切换前窄脉冲生成机制，由于切换时电压角度θ与切换前的SHEPWM的开关角度α1非常接近，切换后的输出电平与切换前的输出电平不一致，因此导致了窄脉冲的出现。图2为不同载波比的SHEPWM切换后窄脉冲生成机制，由于切换时电压角度θ与切换后的SHEPWM的开关角度α2非常接近，切换后的输出电平与切换前的输出电平不一致，因此导致了窄脉冲的出现。本专利技术就是为了有效消除窄脉冲而提出。
[0035]本专利技术提供一种分段同步SHEPWM切换控制方法，该方法用于控制不同载波比的SHEPWM模式切换的实现，包括以下步骤：
[0036]获取最小脉宽与PWM周期时间的比例n；
[0037]当达到切换条件时，在每个PWM周期，判定是否同时满足以下两个条件：
[0038]A、切换前n个周期的各路PWM信号都保持不变；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分段同步SHEPWM切换控制方法，其特征在于，该方法用于控制不同载波比的SHEPWM模式切换的实现，包括以下步骤：获取最小脉宽与PWM周期时间的比例n；当达到切换条件时，在每个PWM周期，判定是否同时满足以下两个条件：A、切换前n个周期的各路PWM信号都保持不变；B、切换后SHEPWM输出的电平和切换前SHEPWM输出的电平相同或者切换后n个周期的各路PWM信号都保持不变；若是，则完成不同载波比的SHEPWM切换，若否，则保持当前载波比运行。2.根据权利要求1所述的分段同步SHEPWM切换控制方法，其特征在于，所述比例n的获取公式为：其中，T
min
为最小脉宽，T
s
为变流器PWM周期时间。3.根据权利要求1所述的分段同步SHEPWM切换控制方法，其特征在于，所述最小脉宽根据开关器件的最小开通、关断时间及死区时间确定。4.根据权利要求1所述的分段同步SHEPWM切换控制方法，其特征在于，所述比例n大于等于2。...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦峰，林滢，鲁涤强，王霄桦，金宇，吴冬华，姜付杰，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：