用抑制谐波数据软件实现的数字式逆变器制造技术

本实用新型专利技术涉及用抑制谐波数据软件实现的数字式逆变器，属电子技术领域，本实用新型专利技术的目的是设计一种数字式逆变器，用来解决电压调制比Ｍ小时效率明显降低、电动机上的耗损明显加大和谐波分量值越大的问题；数字式逆变器由与二进制计数器和只读存储器电连接的单片机、由两片７４ＨＣ３２组成的六路死区延时电路、由六片６Ｎ１３７组成的六路光电耦合器组成的控制电路和主电路组成，二进制计数器、只读存储器、六路死区延时电路、六路光电耦合器和与电机电连接的主电路依次串联电连接，本实用新型专利技术用于谐波抑制，使输出波形更加接近正弦波，具有数字控制能力、谐波抑制次数多、正弦波形好、输出电压高、功率大、电机损耗小、效率高、节能强的有益效果和优点。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用抑制谐波数据软件实现的数字式逆变器，特别涉及基于抑制谐波式正弦波脉宽调制控制方式三相“功率电子逆变器”的控制电路和应用于变频器，交流电源、不间断电源等场合，属电子

技术介绍
申请人查阅了现有的“功率电子逆变器”的专利，归纳如下1、三相逆变主电路逆变器是一种将直流电变为交流电的部件，分单相逆变，三相三桥臂逆变和三相四桥臂逆变(其中一桥臂为三相的零线)，其功率管数通常单相为四管，三相三桥臂为六管，三相四桥臂为八管，所用管子为可以通过控制极实现通断的IGBT，GTR，IPM，GTO等，总上可知在主电路上都是一样的；2、三相逆变控制策略三相逆变器输出波形的好坏(正弦性)取决于控制策略，现有专利中有以下几种2.1、方波式如申请专利号95217257.7即输出相电压的波形为方波，其方波频率与所需输出频率相同，由于方波中含有所有的奇次谐波，其谐波分量很丰富且数值很大；由于低次谐波难以消除，输出谐波正弦性差，因此早被弃用。2.2、截波式如申请专利号90104549.7其输出波形在方波的基础上，前后各截去一块可以由逆变器获得调压，可以减少几个谐波，此法稍优于方波法，但也已落后。2.3、SPWM法如申请(专利)号00117153.4这是一种正弦波脉宽调制逆变法(即SPWM)，其脉冲序列开关波是一高频三角形(载波)与想要获得的模型正弦波之间的交点构成，此法可以抑制的频率较多，是目前国内外最流行的方法；各跨国公司纷纷推出专用芯片，目前在市场上可以买得到型号有2.3.1、单相的专用模板有SA8381 SA8382 SA869 SA801 SA867A(D)E等2.3.2、三相的专用模板块有SA8281 SA868 SA4828 SA866AE SA8282SA808 SA866DESA862AMSA866DM等此法可以通过控制改变输出电压和输出频率以满足改变交流电动机(负载)转速的目的，但是由于所输出的开关波脉冲串中存在着大量“谐波分量”(主要集中在三角波频率的一倍频，二倍频及三倍频区附近的包络线处)，其数值将随电压调制比M的改变而改变。M值越小其谐波值越大，可能大于基波分量几倍至十几倍。SPWM控制策略的基本危害就是在M小时效率明显降低，电动机上的耗损明显加大。2.4、矢量控制SPWM法如申请(专利)号02148650.6，此法是SPWM的改良，目的是通过矢量控制方法提高SPWM法的输出转距，但是对于SPWM方法存在的“谐波分量较大”的负作用并未克服。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种用自行设计的“抑制谐波数据软件”实现的“数字式逆变器”，用来克服和解决电压调制比M小时效率明显降低、电动机上的耗损明显加大和“谐波分量”值越大的问题；达到使逆变器的输出波形更加接近正弦波、使负载电动机上的耗损更少、效率更高、节电能力更强的目的；一、抑制谐波数据软件的设计本技术的核心就是所存入的数据不但可以使逆变器输出的频率和电压发生改变，而且可以最大限度抑制谐波、使输出波形的正弦性更好，效率更高，其基本原理如下任何一种周期性的开关序列波都可以用付里叶级数表示为F(ωt)=Σn=1∞......................(1)]]>an=(1/Π)∫02Πf(ωt)sin(ωt)dωt......................(2)]]>bn=(1/Π)∫02Πf(ωt)cos(ωt)d(ωt)......................(3)]]>当开关序列波在区间内，以л/2为轴对称；在区间内以л点为轴对称，则(1)式可简化为F(ωt)＝αn＝(4E/(nл))……(4)式中n——(谐波次数)，n＝1，3，5，……………………(5)E——直流供电电压(伏)αk——在区间内的N个开关角中的第K个开关角对于三相负载(如三相电动机)而言，“三”的整数倍谐波自动消除，因此(5)式中的n的取值为n＝1，5，7，11，13，17………………………………………(6)即逆变器的输出波形中包含(6)式所列的基波“1”和谐波次数为“5，7，11，13，17”等不含3的整数倍的奇次谐波可以令 α1＝U1 (7-1)α5＝0(7-2)α7＝0(7-3)α11＝0 (7-4)α13＝0 (7-5)α17＝0 (7-6)α19＝0 (7-7)α23＝0 (7-8). . . . . . (7-m). 代入式(4)就可以构成m阶方程组，由计算机解出m个α角，根据α1，α2，α3，……αm的值编制出一个周期的“0”，“1”值存入EPROM即可。由(7)式知，不同的U1值所得的α值是不同的，由此可以获得一系列不同U1值的α1，α2，α3，……αm角，存入不同高位地址的EPROM中，选择不同的高位地址就有不同的U1值的°输出。B相C相分别为A相数据右移120°和240°。由(7)式还可以看到只需八个独立开关角就可以抑制掉23次谐波，其抑制谐波能力极强，独立开关角数(即方程组的阶数)越高其可抑制的谐波次数越高，同样开关角数抑制的谐波次数比SPWM法抑制的谐波次数多50％，且残余(未被抑制)的谐波分量幅值远小于SPWM法。如应用在负载为风机的场所，由于风机有共振现象，为避免因共振而被损坏，可将已知的共振频率(谐波次数)列入(7)式，并令该次谐波的值“α(共振)＝0”，则逆变器的输出波形中就不含此共振频率，就可使风机免于共振，免于损坏。由此可知，本专利申请是一种具有数字控制能力的、抑制谐波的逆变器。以下为一组用本法算出的可以消除63次以下谐波的逆变器的一个周期的开关角数据。2.586°，5.569°，7.736°，11.114°，12.897°，16.647°，18.078°22.173°，23.286°，27.695°，28.527°，33.220°，33.808°，38.758°39.143°，44.334°，44.559°，50.028°，50.138°，56.217°，56.259° 123.741°，123.783°，129.862°，129.972°，135.441°，135.666°，140.857°141.117°，146.192°，146.780°，151.473°，152.305°，156.714°，157.827°161.922°，163.353°，167.107°，168.886°，172.264°，174.431°，177.414°182.586°，185.569°，187.736°，191.114°，192.897°，196.647°，198.078°202.173°，203.286°，207.695°，208.527°，213.220°，213.808°，218.758°219.143°，224.334°，224.559°，230.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用抑制谐波数据软件实现的数字式逆变器，由１８Ｆ１２２０单片机（ＣＰＵ）（１）、ＨＥＦ４０４０ＢＰ二进制计数器（２）、２７５１２只读存储器（３）、由两片７４ＨＣ３２组成的六路死区延时电路（４）、由六片６Ｎ１３７组成的六路光电耦合器（５）组成的控制电路和主电路（６）组成，其特征在于：１８Ｆ１２２０单片机（ＣＰＵ）（１）与ＨＥＦ４０４０ＢＰ二进制计数器（２）和２７５１２只读存储器（３）电连接，ＨＥＦ４０４０ＢＰ二进制计数器（２）、２７５１２只读存储器（３）、７４ＨＣ３２六路死区延时电路（４）、６Ｎ１３７六路光电耦合器（５）、主电路（６）依次串联电连接，主电路（６）的输出端与执行电机（１４）电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐会明，
申请(专利权)人：徐会明，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]