本发明专利技术公开了一种逆变器装置，其包括：正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）单相全桥式逆变器（ＦＢＩ）的串并联式多电平逆变器：所述ＳＰＷＭ－ＦＢＩ的应用联接方式包括有：单独应用、串联应用、并联应用和串－并联应用；本发明专利技术的有益效果是：具有独立直流电源的ＳＰＷＭ单相逆变桥（ＳＰＷＭ－ＦＢ１）直接串联叠加的多电平逆变器控制简单，输出波形好，由于各个ＦＢＩ的输出功率相同，因而易于模块化，可用ＩＧＢＴ作开关器件。这些优点，将使这种拓扑获得广泛应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，尤其涉及一种正弦脉宽调制(SPWM) 单相全桥式逆变器(FBI)的串并联式多电平逆变器的基本工作原理与控制方法。
技术介绍
传统的二极管箝位多电平逆变器及其控制系统或者是飞跨电容箝位多电平逆变 器及其控制系统，常常因为结构复杂，与其他装置不太兼容等问题而出现操作上和生产上 的不便捷，例如(1)当输出电压电平数相同时，存在均压问题，且所使用的元件数量比较 多，更容易出现许多不可预知的问题，且不可以使用性能较好的IGBT作开关；(2)输出功率各不相同，不易实现模块化，也不容易实现软开关，在生产中不符合 现代高简约信息化的趋势，且浪费空间和资源；(3)控制电路复杂，在电学及电路设计上不易实现，且出错率较高；(4)对输出电压波形的改善效果也不尽如人意。因此，正是由于上述的种种原因，传统的已暴露太多的 弊端，一种新型的克服上述缺陷的的专利技术势在必行。
技术实现思路
针对
技术介绍
中所涉及的问题，即在传统的设计中经常 会出现如下后果，(1)当输出电压电平数相同时，存在均压问题，且所使用的元件数量比较 多，(2)输出功率各不相同，不易实现模块化，也不容易实现软开关，(3)控制电路复杂，且 出错率较高；(4)对输出电压波形的改善效果也不尽如人意。为克服上述缺陷，本专利技术采用了一种新的技术方案，一种逆变器装置，其包括正 弦脉宽调制(SPWM)单相全桥式逆变器(FBI)的串并联式多电平逆变器所述SPWM-FBI的 应用联接方式包括有单独应用、串联应用、并联应用和串并联应用；所述SPWM-FBI可采用 IGBT作开关；所述SPWM-FBI的单独应用，在三相逆变器电路中相当于一个三相全桥式逆变 器，其输出电压u即为三相逆变器的相电压；所述N个SPWM-FBI的串联应用，在三相电路中 组成一 A相逆变器，其采用直接串联叠加的方式获得可以消除相电压中NF士 1次以下的谐 波的SPWM多电平输出；所述N个SPWM-FBI的并联应用和串并联应用时必须采用平衡电抗ο一种逆变器装置的控制方法，其采用N个正弦脉宽调制(SPWM)单相全桥式逆变 器(FBI)的串并联式多电平逆变器串联叠加及相量演算V/f控制方式的变频器电路利用电 动机的基本数学方程式(稳态或动态)导出速度的方程式进行演算，给出反应电机转矩的 电流给定值分量Id*和励磁电流给定值分量Ip* ；将逆变器输入到电机定子绕组的，包含励 磁电流分量和转子电流分量的三相电流ia、ib、ic，通过电流互感器的检测并利用式(10) 将其进行三相到二相的坐标变换；将定子电流分解成实际的转矩分量Id和励磁分量Iq，用 IcUIq与给定值Id*、Iq*进行比较，得到转矩与励磁电流的偏差值Δ Id、Δ Iq ；此偏差值经过PI调节器变换成与其成比例的电压给定值Vd*、Vq*，将Vd*、Vq*通过下面的变换式进行 二相到三相的坐标变换，得到定子电压的设定值uA*、uB*、uC* ；然后用Va*、Vb*、Vc*作为正 弦调制波信号，通过对载波三角波的比较就可以生成多电平逆变器的SPWM驱动信号，去驱 动控制逆变器，实现对电动机的V/f协调控制；所述当逆变器采用并联或串_并联叠加时， 用同样的电路也可以实现电动机的V/f协调控制。本专利技术的有益效果是具有独立直流电源的SPWM单相逆变桥(SPWM-FBl)直接串 联叠加的多电平逆变器控制简单，输出波形好，由于各个FBI的输出功率相同，因而易于模 块化，可用IGBT作开关器件。这些优点，将使这种拓扑获得广泛应用。具体实施例方式本专利技术介绍了一种新的采用正弦脉宽调制(SPWM)单相全桥式逆变器(FBI)的串 并联式多电平逆变器的基本工作原理与控制方法。所述SPWM单相逆变桥(SPWM-FBI)直接 串联叠加的多电平逆变器，是继二极管箝位和飞跨电容箝位多电乎逆变器之后开发出来的 又一种多电平逆变器。它与前两种多电平逆变器相比，具有以下优点。(1)当输出电压电平数相同时，所使用的元件最少，且不存在均压问题，可以用 IGBT作开关；(2)各个FBI的输出功率相同，容易实现模块化，也容易实现软开关；(3)控制电路 简单；(4)对输出电压波形的改善效果好。所述SPWM-FBl的输出电压表示如下所述调制波为正弦波，载波为三角波，可以 采用同步调制(F恒定)和非同步调制(F可变)。在用于非同步调制时.SPWM凋制波各周 期中所包含的脉冲数及模式没有重复性，因而不能以调制波角频率为基准进行分析，而只 能以载波三角波角频率为基准来分析它的边频带分布情况比较合适，也就是采用双重傅里 叶级数分析法。用正弦调制波与载波三角波进行比较。对于正弦调制波的正半周，在正弦 波大于三角波的部分，得到正半周SPWM波形的正脉冲，在正弦波小于三角波的部分，得到 正半周SPWM波形的零电平；对于正弦波的负半周，在正弦波小于三角波的部分，得到负半 周SPWM波形的负脉冲，在正弦波大于三角波的部分，得到负半周SPWM波形的零电平。为了分析方便，把载波三角波用分段线性函数表示，它的两个线性函数的斜率分别为十·和，初始值分别为零和Uc，Uc为载波三角波的幅值。假定三角波的角频率 TT IT为《C，初相位角为α，则载波三角波的数学表示式为 其中k = 1,2,3,……。正弦调制波的初相位角为零，则μ s的表达式为 载波比&丛 \ ,调制度财 ，SPWM波的采样点在Us与Us的交点处，即在在采样点 a 令ω st = Y ； ω ct = X，则得 在采样点b，同上可以求得 可知Χ = ω ct在2 π k+ α至Ij 2 π (k+1) + α区间，在a、b点之间得到up的正脉冲， 故可以得到UP的SPWM波形的时间函数为 时间函数式Up(X，Y)可以用双承傅里叶级数表示 U9 (X , ￥)= …A Μ,+ Σ (A imCQ^nX +Βαβ ηη F)+ 式中/1咖+j B哪^ 将式(3)代入上式得 由贝塞尔函数得 当η为零或偶数时，l-eJ" = 0，Amn+jBmn = 0，当η为奇数时，= 2，所以 当m = 时，=丄，贝ij 因为Up(X，Y)从波形看是奇函数，故得Α。η = 0 当η = 1时，Bol = ME ；当η乒1时，ΒοΙΟ，故得up的SP丽波形的双重傅里叶级 数表示式，亦即SPWM-FBI的输出电压表示式为 由式(5)算出SPWM-FBI输出电压up的频谱，在up中将会消除F士 1次以下的谐 波，UP的幅值随着M的增加呈线性增大。up为三电平电压波形。所述SPWM-FBI的应用联接方式为SPWM_FBI的应用联接方式有4种即单独应 用、串联应用、并联应用和串_并联应用。SPWM-FBI的单独应用，在三相逆变器电路中相当于一个三相全桥式逆变器，它的 输出电压up即为三相逆变器的相电压，即ua = up。N个SPWM-FBI的串联应用，在三相电路中组成的A相逆变器，采用直接串联叠加的 方式获得SPWM多电平输出，以消除相电压中NF士 1次以下的谐波。假定各个SPWM-FBl所采 用的直流电源电压相同且都等于E，它们的载波三角波幅值为Uc，初相位角依次滞后2 π / N。如果第一个三角波的初相位角为α 1 = 0，则第二、第三…第N个三角波的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种逆变器装置，其包括：正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）单相全桥式逆变器（ＦＢＩ）的串并联式多电平逆变器，其特征在于：所述ＳＰＷＭ－ＦＢＩ的应用联接方式包括有：单独应用、串联应用、并联应用和串－并联应用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：舒俊，
申请(专利权)人：上海沪工电焊机制造有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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