脉冲宽度调制的脉冲控制方法技术

对于在一ＰＷＭ周期内在每一相的输出电压向量的间隔之中连续输出Ｏｐ－向量和ｂ－向量的一间隔来说，利用一正整数ｍ分割每一向量的输出时间以得到每一向量的分割时间；在分割时间内，各自都交替地输出Ｏｐ－向量和ｂ－向量，每一向量输出ｍ次。对于连续输出Ｏｎ－向量和ａ－向量的一间隔来说，利用一正整数ｎ分割每一向量的输出时间以得到每一向量的分割时间；在分割时间内，各自都交替地输出Ｏｎ－向量和ａ－向量，每一向量输出ｎ次。采用这种方法能够分散由ＰＷＭ脉冲（１）－（３）产生的电流波动的频率成分。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用在功率转换器，例如用在系统互连或者马达是负载的变速驱动器的逆变器中进行脉冲宽度调制(以下缩写为“PWM”)的脉冲控制方法，更具体地说，涉及一种使三相驱动的逆变器进行低噪声工作的PWM脉冲控制方法。当半导体开关元件103、105和107闭合时，用于每一相的输出端子117-119与引自直流供电电源正极的正极导线115连接，并且每一相的输出相相电压变成高电位(以下缩写为“H”)。当半导体开关元件104、106和108闭合时，用于每一相的输出端子117-119与引自直流供电电源负极的负极导线116连接，并且每一相的输出相相电压变成低电位(以下缩写为“L”)。用于这种三相两位PWM逆变器的调制方法包括一种三相调制方法和一种两相调制方法。三相调制方法通过改变所有三个相位的电压电位进行调制。两相调制方法通过把三个相位中的其中一个相的输出相电压固定在高电位(H)或者低电位(L)和然后再调制其余的两个相来实现调制。在两相调制方法中，由输出相电压的相切换固定相。在这种三相两位PWM逆变器中，当逆变器的调制百分比和输出频率都很高时，一般采用两相调制方法；而当调制百分比和输出频率都很低时，一般采用三相调制方法。由于在三相调制方法中，同时输出三个相位的脉冲，使PWM脉冲的宽度宽于两相调制方法中的宽度。当逆变器的调制百分比和输出频率都很低时，输出电压向量为0向量时的时间间隔增加，而每一相的PWM脉冲宽度因此降低。由于在PWM脉冲宽度变得太低时，半导体开关元件不能随之进行切换，因此在逆变器的输出频率很低时，可使用PWM脉冲宽度更宽的三相调制方法。对于现有技术中的采用三相调制方法的PWM逆变器PWM脉冲控制方法来说，用于每一相的输出端子117-119与正极导线115连接时的相状态称作第一状态(以下缩写为“P”)，而输出端子117-119与负极导线116连接时的相状态称作第二状态(以下缩写为“N”)。进一步地，序列为U-相、V-相和W-相的三个相的输出状态为(P，P，P)时，输出电压向量为Op向量；三个相的输出状态为(N，N，N)时，输出电压向量为On向量。输出状态为(P，N，N)、(N，P，N)和(N，N，P)时，输出电压向量为a向量；而输出状态为(P，P，N)、(N，P，P)和(P，N，P)时，输出电压向量为b向量。当三个相中的任何一个相为P时，a向量为输出电压向量，当三个相中的任何一个相为N时，b向量为输出电压向量。现在参照图2，该图中的时序图表示现有技术中所述的PWM脉冲控制方法。三角波形电压4是PWM逆变器的PWM载波信号。电压命令5-7分别表示W-相、V-相和U-相的电压命令(command)。U-相的PWM脉冲脉冲1、V-相的PWM脉冲2和W-相的PWM脉冲3表示在信号和命令之下。当PWM脉冲1-3为H时，每一相的输出端子连接到正极导线115，而且每一相的输出状态为P；而当PWM脉冲1-3为L时，每一相的输出端子连接到负极导线116，而且每一相的输出状态为N。由于电压命令周期5-7特别长，因此电压命令5-7的值实际上在三角波形电压4的单个周期内并没受到影响。在现有技术所述的PWM脉冲控制方法中，当三角波形电压4的值超出各个电压命令5-7的每一值时，PWM脉冲1-3都为L；而在三角波形电压4的值下降到低于各个电压命令5-7的每一值时，PWM脉冲1-3都为H。在此情况下，输出电压向量以Op-向量、b-向量、a-向量、On-向量、a-向量、b-向量和Op-向量的顺序在三角波形电压4的一个周期内产生跃变。下面参照图3，该图中的电路图表示三相三位PWM逆变器的结构。图3所示，三相两位PWM逆变器包括直流供电电源201；电容202和203；马达的U-相、V-相和W-相输出端子117-119；中性点252；半导体开关元件230-241以及二极管204-221。当半导体开关元件230和231、234和235、以及238和239为闭合时，每一相的输出端子117-119连接到正极导线250，而且每一相的输出相电压变为H。当半导体开关元件231和232、235和236、以及239和240为闭合时，每一相的输出端子117-119连接到中性点252，而且每一相的输出相电压变成H和L之间的之间中间电位(以下缩写为“M”)。当半导体开关元件232和233、236和237、以及240和241为闭合时，每一相的输出端子117-119连接到负极导线251，而且每一相的输出相电压变为L。在上述的说明中，所述的三相三位PWM逆变器调制方法包括单极调制和双极调制。单极调制是指这样一种方式，即在电压命令值为正值时，PWM脉冲的输出为输出相电压的输出值在H和M之间重复；而在电压命令值为负值时，PWM脉冲的输出为输出相电压的输出值在M和L之间重复。单极调制是指这样一种方式，PWM脉冲的输出为输出相电压的输出值在PWM载波信号的一个周期内的M的每一侧、在H和L之间交替变化；而与电压命令值是正值还是负值无关。在这种三相三位PWM逆变器中，在输出频率和调制百分比都很高的情况下，一般采用单极调制；而在输出频率和调制百分比都很低的情况下，一般采用双极调制。这是因为，如果在输出频率很低时采用单极调制，半导体开关元件的一侧会长时间地在ON和OFF之间重复地切换，增加了这种半导体开关元件被击穿的危险。下面说明用于一种PWM逆变器的现有技术的PWM脉冲控制方法，这种逆变器采用双极调制。每一相的输出端子117-119连接到正极导线250时，每一相的状态为P；每一相的输出端子117-119连接到负极导线250时，每一相的状态为N；而在每一相的输出端子117-119连接到中性点252时，每一相的状态为第三种状态(以下缩写为“O”)。进一步地，当其顺序为U-相、V-相和W-相的三个相的输出状态为(P，P，P)时，输出电压向量为Op-向量；当输出状态为(N，N，N)时，输出电压向量为On-向量；当输出状态为(O，O，O)时，输出电压向量为Oo-向量。当输出状态为(P，O，O)、(O，P，O)或(O，O，P)时，输出电压向量为ap-向量；当输出状态为(O，N，N)、(N，O，N)或(N，N，O)时，输出电压向量为an-向量；当输出状态为(P，P，O)、(O，P，P)或(P，O，P)时，输出电压向量为bp-向量；当输出状态为(O，O，N)、(N，O，O)或(O，N，O)时，输出电压向量为bn-向量。图4所示的时序图表示现有技术中的双极调制的PWM脉冲控制方法。该流程图表示在三角电压4的一个周期Tc中，三相马达的每一相的输出状态，这种三角电压是PWM载波信号电压。电压命令5-7分别表示W-相、V-相和U-相的电压命令。图4表示现有技术中，在现有技术中的PWM脉冲控制方法所述的三角波形电压的一个周期内，每一相1-3的PWM脉冲。如图4所示，在三角波形电压4的一个周期内，输出电压向量以Op-向量、bp-向量、ap-向量、Oo-向量、bn-向量、an-向量和On-向量的顺序、或者以相反的顺序产生跃变。在上述PWM逆变器中，当输出频率非常低时，电流在长时间内流到特定的半导体开关元件，从而提出了一种方法，利用这种方法，PWM载波信号的周期增加，减少了切换情况发生的次数，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相两位逆变器的ＰＷＭ脉冲控制方法，所述ＰＷＭ脉冲控制方法包括如下步骤： 当一相的一个输出端子连接到引自一直流供电电源正极侧的一正极导线时，把一负载的所述相的这种状态定义为一第一状态； 当所述输出端子连接到引自所述直流供电电源的负极侧的一负极导线时，把所述相的这种状态定义为一第二状态； 把其所有相的输出状态都为所述第一状态的一种输出电压向量定义为一Ｏｐ－向量； 把其所有相的输出状态都为所述第二状态的一种输出电压向量定义为一Ｏｎ－向量； 把其其中一个相的输出状态为所述第一状态、而其他两个相的输出状态为所述第二状态的一种输出电压向量定义为ａ－向量； 把其其中一个相的输出状态为所述第二状态、而其他两个相的输出状态为所述第一状态的一种输出电压向量定义为一ｂ－向量； 对于在一ＰＷＭ载波信号的一个周期内连续输出所述Ｏｐ－向量和所述ｂ－向量的一第一间隔来说，在所述第一间隔内，利用为一正整数的一第一设定值分割每一向量的输出时间，得到每一向量的分割时间； 准确地对于所述分割时间的时间间隔的每一时间都交替地输出所述Ｏｐ－向量和所述ｂ－向量，每一向量输出的次数已确定为所述第一设定值； 对于在所述周期内连续输出所述Ｏｎ－向量和所述ａ－向量的一第二间隔来说，在所述第二间隔内，利用为一正整数的第二设定值分割每一向量的输出时间，得到每一向量的分割时间； 准确地对于所述分割时间的时间间隔的每一时间都交替地输出所述Ｏｎ－向量和所述ａ－向量，每一向量输出的次数已确定为所述第二设定值； 以及根据每一输出向量的分割时间，产生ＰＷＭ脉冲。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：山中克利，渡边英司，寺田隆昭，田中善之，寺薗裕一，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：JP[日本]