一种无死区的SVPWM调制方法技术

一种无死区的SVPWM调制方法。它属于三相逆变器调制技术领域。它为了解决现有的三相逆变器SVPWM存在死区效应，从而导致逆变器的实际输出电压波形偏离理论上的理想电压波形以及增加了开关损耗的问题。根据传统的三相逆变器SVPWM技术结合三相输出电流的流动方向，将电流不流经的上桥臂或者下桥臂进行驱动信号封锁，实现一种三相逆变器无死区的SVPWM方式。本发明专利技术适用于电动机变频调速系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三相逆变器调制

技术介绍
随着电力电子技术、微电子技术以及电动机变频调速技术的发展，变频器制造技术日趋成熟。就变频器而言，其性能的好坏与诸多因素有关，主要与开关频率(载波频率)、频率分辨率即频率相邻两档之差的绝对值、死区的长短等因素有关。一般而言，开关频率越高，电压脉动越小，控制效果越好。但开关频率的大小又受到硬件条件的限制，不可能无限制地增大，而且开关频率增大的同时也会带来开关损耗增加的负面影响，故要综合考虑。死区效应的存在，使精确设计的开关控制信号不能准确无误地加到主电路开关器件的控制极，从而导致逆变器的实际输出电压波形偏离理论上的理想电压波形，有的脉冲宽度被拉长，有的脉冲宽度被缩短，由于在死区时间全部开关器件都是关断的，这种拉长和缩短与死区时间的长短和输出电流的方向有关。三相逆变器的每一相都是由上下臂各一组开关器件和二极管构成，不妨以U相为例。设由逆变器流向负载的方向为输出电流iu的正方向，如附图说明图1所示。死区效应使!^!^在一个导通周期(调制波周期)中的导通时间均减少了 Td。当iu>0时，换流在1\和队之间进行，实际输出电压的正向脉冲宽度减少了 Td，，对于理想输出电压而言，相当于叠加上了一个幅值为Ud、宽度 为Td的负脉冲，当iu〈0时，换流在D1和T4之间进行，实际输出电压的正向脉冲宽度增加了 Td，对于理想输出电压而言，相当于叠加上了一个幅值为Ud、宽度为Td的正脉冲，如图2所示。因此，在一个基波周期内U相电压叠加上了 N(N为载波频率比)个这样的正负脉冲，这样随着N的增加，逆变器输出电压的失真度也就相应增加。对于逆变器一电动机系统，作为负载的电动机希望获得一个圆磁场，也即希望逆变器输出三相对称正弦波电压加到三相电动机的定子绕组上，在三相电机绕组中该三相电压合成一个空间电矢量，这样在一个输出正弦波周期中就产生了多个非零空间电压矢量Ui。在变频系统中，由于死区效应，每个空间电压矢量上都叠加上了一个偏差电压矢量Λ Ui，幅值为2 I Λ Uun I，方向和空间电流矢量Ii方向相反。相对于三相电流方向的六种组合，产生了六种空间偏差电压矢量，如图3所示，由于磁链矢量是空间电压矢量对时间的积分，这样就使原来电机中准圆形的旋转磁场产生了偏离，对电动机的运行性能产生不良影响。在实际变频器系统中，死区Td对输出电压的影响还与载波比N和逆变器运行方式有关:(I)运行方式或负载功率因数。空载或COS炉=1运行时，反并联二极管不续流，这时，实际输出电压波形同有死区波形；当在感性负载下运行即coSp<l时，反并联二极管续流，实际输出电压波形同不考虑续流时有死区电压波形有误差，这时实际输出电压波形为不考虑续流有死区波形与误差波形之和。(2)死区设置方式的影响。空载或COS^=I运行时，对称设置方式总谐波含量较少，而不对称设置方法总谐波含量较大。感性负载(cos^Kl.)时，两种设置方式的影响基本相同，只是不对称设置方式的总谐波含量较大些，故在条件允许的情况下应尽量选用对称设置方式。(3)死区Td的影响。空载时，反并联二极管不续流，死区对基波电压幅值影响较小，也不产生新的低次谐波，只对原有谐波幅值有些影响。感性负载时，反并联二极管续流产生误差波，使输出电压基波幅值随Td增大而减小，而相应的谐波幅值却随Td的增大而增大，输出电压的畸变率变高。(4)载波比N的影响。在感性负载时，由于反并联二极管续流，输出电压有误差波形。通过对实际输出电压进行谐波分析发现，当N增大时，基波幅值减小，3，5，...，7次，谐波幅值比例增大。现有的SVPWM存在死区效应，从而导致逆变器的实际输出电压波形偏离理论上的理想电压波形以及增加了开关损耗。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的SVPWM存在死区效应，从而导致逆变器的实际输出电压波形偏离理论上的理想电压波形以及增加了开关损耗的问题，而提出一种无死区的SVPWM调制方法。一种无死区的SVPWM调制方法，它由以下步骤实现:步骤1、采用逆变器对三相逆变调速系统供电，处于不同桥臂的三个开关管同时导通，逆变器共有八种工作状态，其中六种不为零的有效开关状态对应六种空间电压矢量将空间分为六个扇区，当A、B、C三相逆变器运行到一个扇区内，A、B、C三相逆变器在此扇区内合成一种三相开关状态；步骤2、采用电流检测装置检测三相电流的流动方向，根据每相的电流流动方向判断三相开关状态中的每相开关管上、下桥臂的换流形式:设逆变器流向负载方向为输出电流正方向，S卩1>0时，开关管上、下桥臂的换流在上桥臂的功率管和下桥臂的二极管之间进行，下桥臂的功率管不起作用；当KO时，开关管上、下桥臂的换流在上桥臂的二极管和下桥臂的功率管之间进行，上桥臂的功率管不起作用；步骤3、根据步骤I中三相逆变器合成的三相开关状态和步骤2中三相电流的流动方向，构成一种无死区SVPWM调制三相逆变器的开关函数，根据一种无死区SVPWM调制三相逆变器的开关函数:Sap=Sa X sgn (Ia) , SAn=SA X sgn; (Ia)Sbp=Sb X sgn (Ib)，SBn=SB X sgn' (Ib)Scp=Sc X sgn (Ic), Scn=Sc X sgn; (Ic)实现一种无死区的SVPWM调制方法，当IA>0时，A相开关管上、下桥臂的换流在上桥臂的功率管和下桥臂的二极管之间进行，Sto总是关断的，此时将逆变器中A相下桥臂的驱动信号封锁；当IA〈0时，A相开关管上、下桥臂的换流在上桥臂的二极管和下桥臂的功率管之间进行，Sap总是关断的，此时将逆变器A相上桥臂的驱动信号封锁，同时，对于B相和C相的SBp、SBn和Sep、Scn和A相变化规律相同，驱动信号封锁的方式相同，式中:SAp为A相上桥臂开关函数，Sbp为B相上桥臂开关函数，Scp为C相上桥臂开关函数，Sita为A相下桥臂开关函数，SBn为B相下桥臂开关函数，Scn为C相下桥臂开关函数，Sa是传统的SVPWM调制A相逆变器的开关函数，Sb是传统的SVPWM调制B相逆变器的开关函数，Sc是传统的SVPWM调制C相逆变器的开关函数，sgn (Ia)、sgn (Ib)和Sgn(Ie)是符号函数，其表达式为权利要求1.一种无死区的SVPWM调制方法，它由以下步骤实现: 步骤1、采用逆变器对三相逆变调速系统供电，处于不同桥臂的三个开关管同时导通，逆变器共有八种工作状态，其中六种不为零的有效开关状态对应六种空间电压矢量将空间分为六个扇区，当A、B、C三相逆变器运行到一个扇区内，A、B、C三相逆变器在此扇区内合成一种三相开关状态； 步骤2、采用三相逆变调速系统中的电流检测装置检测三相电流的流动方向，根据每相的电流流动方向判断三相开关状态中的每相开关管上、下桥臂的换流形式: 设逆变器流向负载方向为输出电流正方向，即1>0时，开关管上、下桥臂的换流在上桥臂的功率管和下桥臂的二极管之间进行，下桥臂的功率管不起作用；当KO时，开关管上、下桥臂的换流在上桥臂的二极管和下桥臂的功率管之间进行，上桥臂的功率管不起作用；步骤3、根据步骤I中三相逆变器合成的三相开关状态和步骤2中三相电流的流动方向，构成一种无死区SVPWM调制三相逆变器的开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无死区的SVPWM调制方法，它由以下步骤实现：步骤1、采用逆变器对三相逆变调速系统供电，处于不同桥臂的三个开关管同时导通，逆变器共有八种工作状态，其中六种不为零的有效开关状态对应六种空间电压矢量将空间分为六个扇区，当A、B、C三相逆变器运行到一个扇区内，A、B、C三相逆变器在此扇区内合成一种三相开关状态；步骤2、采用三相逆变调速系统中的电流检测装置检测三相电流的流动方向，根据每相的电流流动方向判断三相开关状态中的每相开关管上、下桥臂的换流形式：设逆变器流向负载方向为输出电流正方向，即I>0时，开关管上、下桥臂的换流在上桥臂的功率管和下桥臂的二极管之间进行，下桥臂的功率管不起作用；当I0时，A相开关管上、下桥臂的换流在上桥臂的功率管和下桥臂的二极管之间进行，SAn总是关断的，此时将逆变器中A相下桥臂的驱动信号封锁；当IA<0时，A相开关管上、下桥臂的换流在上桥臂的二极管和下桥臂的功率管之间进行，SAp总是关断的，此时将逆变器A相上桥臂的驱动信号封锁，同时，对于B相和C相的SBp、SBn和SCp、SCn和A相变化规律相同，驱动信号封锁的方式相同，式中：SAp为A相上桥臂开关函数，SBp为B相上桥臂开关函数，SCp为C相上桥臂开关函数，SAn为A相下桥臂开关函数，SBn为B相下桥臂开关函数，SCn为C相下桥臂开关函数，SA是传统的SVPWM调制A相逆变器的开关函数，SB是传统的SVPWM调制B相逆变器的开关函数，SC是传统的SVPWM调制C相逆变器的开关函数，sgn(IA)、sgn(IB)和sgn(IC)是符号函数，其表达式为sgn′(IA)、sgn′(IB)和sgn′(IC)是符号 函数，其表达式为x为IA、IB或IC，其中IA，IB，IC是三相负载电流。FDA00002954201900011.jpg,FDA00002954201900021.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪臣，刘雷，王云，苏振霞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：