一种单极性调制无功过零点电流畸变控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种单极性调制无功过零点电流畸变控制装置及控制方法，其中控制装置包括图腾柱拓扑、控制模块和驱动模块，控制方法包括：控制模块接收对图腾柱拓扑的采样信号，并基于采样信号，输出同频率的第一高频PWM信号和第二高频PWM信号；驱动模块根据第一高频PWM信号，输出工频管驱动信号，以及根据第二高频PWM信号，输出高频管驱动信号；图腾柱拓扑中的高频管根据高频管驱动信号进行驱动，工频管根据工频管驱动信号进行驱动。本发明专利技术基于同一采样信号输出同一频率的高频PWM信号，完成工频管和高频管同步换向，改善过零点处的电流畸变，尤其是并网逆变输出无功时的电流畸变。尤其是并网逆变输出无功时的电流畸变。尤其是并网逆变输出无功时的电流畸变。

A unipolar modulation zero crossing current distortion control device and control method

【技术实现步骤摘要】
一种单极性调制无功过零点电流畸变控制装置及控制方法


[0001]本专利技术属于电路电子领域，尤其涉及一种单极性调制无功过零点电流畸变控制装置及控制方法。

技术介绍

[0002]图腾柱拓扑常用的结构为一对高频开关管(简称高频管)，一对工频开关管(简称工频管)，其基本拓扑如图1所示，Q1和Q2为高频管，Q3和Q4为工频管，其基本的工作原理为：电网电压极性如图1所示，工频管Q3开通，电路有两个主要的工作模态，模态1(图2)和模态2(图3)，由Q1和Q2高频开关进行单极性调制；当电网电压反向时，Q4开通，其他原理相同。在逆变情况下，Vbus电容处接直流电源，开关模态和整流相同，电流相反。即简单的单极性调制方法，这里不再赘述。
[0003]针对开关管的控制，常用的方法是高频管Q1和Q2通过DSP数字控制发出高频PWM波，高频PWM波由系统环路控制产生的调制波与载波比较产生，即单极性调制，工频PWM波由检测实际电压过零来进行翻转。
[0004]单极性调制的弊端是过零点处电流会产生畸变，通常是由于过零处工频管的发波导致，由于高频管的发波和工频管的发波并不是同步控制的，工频管的控制一般会根据实际的电网电压极性进行控制，在半个周期内开通，在电网电压过零处关断；高频管会根据控制模块计算调制波来控制，二者总会产生延时。单极性调制下，高频管的PWM占空比在过零附近会有0到1或者1到0的突变，而这个过零是调制波的过零点，并不是电网电压的过零点，这就要求工频管能够最小延时的跟随高频管的占空比突变做出相应的翻转。例如图4所示，假如出现了些许延时，开关模态由图5所示转换到图6所示，图中标注正负为电压正方向，电流正方向，实际电压电流极性按照波形图为准，下文相同。Q1占空比变为1，Q2占空比变为0，由于Q1产生了大占空比，就会导致母线电压施加在电感上，电流反向增加，电流流向转换为图7所示，就可能会出现过零点电流的畸变，畸变如图4所示。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种单极性调制无功过零点电流畸变控制装置及控制方法，旨在解决对于并网逆变输出无功时，在电压过零点处存在电流畸变的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的，本专利技术第一方面提供一种单极性调制无功过零点电流畸变控制装置，包括：图腾柱拓扑、控制模块和驱动模块；其中：
[0007]所述控制模块，包括环路计算单元、调制波计算单元和比较器；所述环路计算单元用于接收所述图腾柱拓扑的采样信号，并根据所述采样信号输出一个类正弦波；所述调制波计算单元用于根据所述类正弦波计算得到一路工频管调制波以及一路高频管调制波；所述比较器用于将所述工频管调制波与载波比较，产生第一高频PWM信号，以及将所述高频管调制波与同一载波比较，产生第二高频PWM信号；
[0008]所述驱动模块，包括高频驱动滤波电路、工频驱动滤波电路，所述高频驱动滤波电路用于接收所述第二高频PWM信号，输出高频管PWM信号至与所述高频驱动滤波电路连接的驱动电路，并由驱动电路输出高频管驱动信号；所述工频驱动滤波电路用于接收所述第一高频PWM信号，输出工频管PWM信号至与所述工频驱动滤波电路连接的驱动电路，并由驱动电路输出工频管驱动信号；所述图腾柱拓扑，包括交流输入/输出、高频管、工频管、PFC电感和直流输入/输出，所述高频管用于根据所述高频管驱动信号进行驱动，所述工频上管用于根据所述工频管驱动信号进行驱动。
[0009]本专利技术第二方面提供一种单极性调制无功过零点电流畸变控制方法，应用于如上所述的单极性调制无功过零点电流畸变控制装置，所述控制方法包括：
[0010]所述控制模块接收对所述图腾柱拓扑的采样信号，并基于所述采样信号，输出同频率的第一高频PWM信号和第二高频PWM信号；
[0011]所述驱动模块根据所述第一高频PWM信号，输出工频管驱动信号，以及根据第二高频PWM信号，输出高频管驱动信号；
[0012]所述图腾柱拓扑中的高频管根据所述高频管驱动信号进行驱动，以及所述图腾柱拓扑中的工频管根据所述工频管驱动信号进行驱动。
[0013]本专利技术中提供的单极性调制无功过零点电流畸变控制装置及控制方法，与现有技术相比，有益效果在于：控制装置包括：图腾柱拓扑、控制模块和驱动模块；本专利技术提供的控制方法包括，控制模块接收对图腾柱拓扑的采样信号，并基于采样信号，输出同频率的第一高频PWM信号和第二高频PWM信号；驱动模块根据第一高频PWM信号，输出工频管驱动信号，以及根据第二高频PWM信号，输出高频管驱动信号；图腾柱拓扑中的高频管根据高频管驱动信号进行驱动，以及图腾柱拓扑中的工频管根据工频管驱动信号进行驱动。本专利技术基于同一采样信号输出同一频率的高频PWM信号，并最终输出高频管驱动信号和工频管驱动信号完成高频管和工频管的驱动，可完成高频管和工频管的同步换向，可以改善过零点处的电流畸变，尤其是并网逆变输出无功时的电流畸变。本专利技术提出的技术方案不会增加控制难度，不占用计算资源，同时应对较为极限的输入条件，保证同步切换也不会出现大的电流尖峰。
附图说明
[0014]图1是标准图腾柱拓扑结构示意图；
[0015]图2是图腾柱拓扑电路工作模态示意图一；
[0016]图3是图腾柱拓扑电路工作模态示意图二；
[0017]图4是过零点电流畸变结构示意图；
[0018]图5是图腾柱拓扑电路工作模态示意图三；
[0019]图6是图腾柱拓扑电路工作模态示意图四；
[0020]图7是图腾柱拓扑电路工作模态示意图五；
[0021]图8是一种逆变输出无功时开关状态示意图；
[0022]图9是图腾柱拓扑电路工作模态示意图六；
[0023]图10是图腾柱拓扑电路工作模态示意图七；
[0024]图11为实际电路测试的波形示意图；
[0025]图12为本专利技术第一实施例提供的控制装置的框架示意图；
[0026]图13为本专利技术第一实施例提供的控制模块与驱动模块的连接示意图；
[0027]图14为本专利技术第二实施例提供的控制方法的流程示意图；
[0028]图15为本专利技术第二实施例中控制模块输出调制波的波形示意图；
[0029]图16为本专利技术第二实施例中工频管控制波形示意图；
[0030]图17为本专利技术第二实施例中开关模态示意图一；
[0031]图18为本专利技术第二实施例中开关模态示意图二；
[0032]图19为本专利技术第二实施例中开关模态示意图三；
[0033]图20为本专利技术第二实施例中实际输出波形示意图；
[0034]图21为本专利技术在功率因数为1下的实际测试波形图；
[0035]图22为本专利技术在功率因数为－0.8下的实际测试波形图；
[0036]图23为本专利技术在功率因数为0.8下的实际测试波形图。
具体实施方式
[0037]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单极性调制无功过零点电流畸变控制装置，其特征在于，包括：图腾柱拓扑、控制模块和驱动模块；其中：所述控制模块，包括环路计算单元、调制波计算单元和比较器；所述环路计算单元用于接收所述图腾柱拓扑的采样信号，并根据所述采样信号输出一个类正弦波；所述调制波计算单元用于根据所述类正弦波计算得到一路工频管调制波以及一路高频管调制波；所述比较器用于将所述工频管调制波与载波比较，产生第一高频PWM信号，以及将所述高频管调制波与同一载波比较，产生第二高频PWM信号；所述驱动模块，包括高频驱动滤波电路、工频驱动滤波电路，所述高频驱动滤波电路用于接收所述第二高频PWM信号，输出高频管PWM信号至与所述高频驱动滤波电路连接的驱动电路，并由驱动电路输出高频管驱动信号；所述工频驱动滤波电路用于接收所述第一高频PWM信号，输出工频管PWM信号至与所述工频驱动滤波电路连接的驱动电路，并由驱动电路输出工频管驱动信号；所述图腾柱拓扑，包括交流输入/输出端、高频管、工频管、PFC电感和直流输入/输出端，所述高频管用于根据所述高频管驱动信号进行驱动，所述工频上管用于根据所述工频管驱动信号进行驱动。2.根据权利要求1所述的单极性调制无功过零点电流畸变控制装置，其特征在于，所述高频管包括高频上管和高频下管，所述工频管包括工频上管和工频下管，所述高频上管、所述高频下管、所述工频上管和所述工频下管组成半桥桥臂电路。3.根据权利要求2所述的单极性调制无功过零点电流畸变控制装置，其特征在于，所述高频上管、所述高频下管、所述工频上管和所述工频下管均为MOSFET开关管或者IGBT全控器件。4.根据权利要求1所述的单极性调制无功过零点电流畸变控制装置，其特征在于，所述高频管驱动信号包括一组互补的高频上管驱动信号和高频下管驱动信号，所述工频管启动信号包括一组互补的工频上管驱动信号和工频下管驱动信号。5.根据权利要求1所述的单极性调制无功过零点电流畸变控制装置，其特征在于，所述驱动电路用于将所述高频管PWM信号和所述工频管PWM信号转化为具有驱动开关器件能力的驱动信号。6.一种单极性调制无功过零点电流畸变控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1－5任一项所述的单极性调制无功过零点电流畸变控制装置，所述控制方法包括：所述控制模块接收对所述图腾柱拓扑的采样信号，并基于所述采样信号，输出同频率的第一高频PWM信号和第二高频PWM信号；所述驱动模块根据所述第一高频PWM信号，输出工频管驱动信号，以及根据第二高...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文泽，雷彪，
申请(专利权)人：深圳英飞源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：