基于四模态切换的三相逆变器控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于四模态切换的三相逆变器控制方法，所述方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现，包括以下步骤：1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态；2)确定两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列；3)根据切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压。本发明专利技术的三相逆变器控制方法在输出同样的正弦线电压情况下，与SVPWM控制策略相比，所采用的电路模态数量减少1/3，三相逆变器的功率开关管开关次数减少7/12，从而有效地降低了三相逆变器的开关频率与损耗。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，所述方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现，包括以下步骤：1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态；2)确定两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列；3)根据切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压。本专利技术的三相逆变器控制方法在输出同样的正弦线电压情况下，与SVPWM控制策略相比，所采用的电路模态数量减少1/3，三相逆变器的功率开关管开关次数减少7/12，从而有效地降低了三相逆变器的开关频率与损耗。【专利说明】
本专利技术涉及ー种三相逆变器的控制方法，尤其是一种基于四模态切換的三相逆变器控制方法。属于电能转换应用领域。
技术介绍
三相逆变器作为エ业应用中不可或缺的电カ电子设备，广泛应用于电カ系统、高速列车、电动汽车、大型不间断电源(UPS)、新能源发电等领域。然而，随着三相逆变器功率的増大，以及功率开关管的开关频率的提闻，使得功率开关管的开关损耗越来越大，已成为制约高功率密度逆变器发展的ー个关键问题。目前，常用的三相逆变器控制策略是SVPWM (全称为Space Vector PulseWidth Modulation，即空间矢量脉宽调制)，它与传统的正弦PWM(全称为Pulse WidthModulation，即脉冲宽度调制)策略相比，输出电流波形的谐波分量小，且直流母线电压的利用率较高，更易于数字化控制。然而，SVPWM需要通过在六个不同工作扇区内对六个工作模态的切換来实现对三相逆变器的控制，有如图1的控制第一扇区内工作模态切換序列所示，在ー个周期内三相逆变器中三相桥臂的6个功率开关管各开关I次，共6次，因此，开关频率较高及损耗较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种可以有效降低三相逆变器开关频率与损耗的。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到:，其特征在于所述方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现，包括以下步骤:I)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态；2)确定两个工作模态的工作时间，井根据工作时间生成两个工作模态的切換序列；3)根据切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压。作为ー种优选方案，所述四个工作模态分别为:工作模态U100,开关管VT1.VT2和VT6导通，开关管VT3、VT4和VT5截止；工作模态U110,开关管VT1JT2和VT3导通，开关管VT4、VT5和VT6截止；工作模态U011,开关管VT3、VT4和VT5导通，开关管VI\、VT2和VT6截止；以及工作模态Ucm,开关管VT4、VT5和VT6导通，开关管VT1JT2和VT3截止；所述四个工作扇区在静止坐标a-P两相坐标轴上、以a轴为起点逆时针方向划分为:第一扇区，0?60度；第ニ扇区，60?180度；第三扇区，180?240度；以及第四扇区，240?360度。作为ー种优选方案，步骤I)具体如下:设三相逆变器电压矢量Uref，给定Uref幅值和相角，在静止坐标C1-P两相坐标轴上，Um在其上的分量用Ua和Ue来表示，其所在扇区由以下式(I)确定:【权利要求】1.，其特征在于所述方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现，包括以下步骤: 1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态； 2)确定两个工作模态的工作时间，井根据工作时间生成两个工作模态的切換序列； 3)根据切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压。2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述四个工作模态分别为:工作模态U100,开关管VT1.VT2和VT6导通，开关管VT3、VT4和VT5截止；工作模态U110,开关管VT1JT2和VT3导通，开关管VT4、VT5和VT6截止；工作模态U011,开关管VT3、VT4和VT5导通，开关管VT1JT2和VT6截止；以及工作模态U001,开关管VT4、VT5和VT6导通，开关管VT1.VT2和VT3截止；所述四个工作扇区在静止坐标a - P两相坐标轴上、以a轴为起点逆时针方向划分为:第一扇区，O-60度；第二扇区，60-180度；第三扇区，180-240度；以及第四扇区，240-360度。3.根据权利要求2所述的，其特征在于:步骤1)具体如下: 设三相逆变器电压矢量Uref，给定UMf幅值和相角，在静止坐标两相坐标轴上，Uref在其上的分量用Ua和Ue来表示，其所在扇区由以下式(I)确定: 4.根据权利要求3所述的，其特征在于:步骤2)具体如下: a)若电压矢量Uref位于第一扇区，由工作模态U100和U110合成，则UrefTs =，其中Tltltl是工作模态U100的工作时间，Tlltl是工作模态U110的工作时间，且有Ts = T1(l(l+T11(l+T_，其中Tcicici为工作模态Ultltl和Ulltl不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的下功率开关管全开通的时间；设UMf与a轴的夹角为0，三相逆变器直流母线电压为Ud。，则有: 5.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述四个工作模态分别为:工作模态U101,开关管VT1.VT5和VT6导通，开关管VT2、VT3和VT4截止；工作模态Un0，开关管VT1.VT2和VT3导通，开关管VT4、VT5和VT6截止；工作模态U010,开关管VT2、VT3和VT4导通，开关管VT1JT5和VT6截止；以及工作模态U001,开关管VT4、VT5和VT6导通，开关管VT1.VT2和VT3截止；所述四个工作扇区在静止坐标a - P两相坐标轴上、以a轴负向60度为起点逆时针方向划分为:第一扇区，-60~60度；第二扇区，60-120度；第三扇区，120~240度；以及第四扇区，240~300度。6.根据权利要求5所述的，其特征在于:步骤1)具体如下: 设三相逆变器电压矢量UMf，给定UMf幅值和相角，在静止坐标两相坐标轴上，Uref在其上的分量用Ua和Ue来表示，其所在扇区由以下式(10)确定: 7.根据权利要求6所述的，其特征在于:步骤2)具体如下: a)若电压矢量Uref位于第一扇区，由工作模态U101和U110合成，则UrefTs=UiqiT皿+UliciTlltl，其中Tltll是工作模态U101的工作时间，Tlltl是工作模态U110的工作时间，且有Ts = T皿+T11Q+Tm，其中T111为工作模态Ultll和Ulltl不工作时三相逆变器的A、B、C三相桥臂的上功率开关管全开通的时间；设UMf与a轴的夹角为e，三相逆变器直流母线电压为Ud。，则有: 8.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述四个工作模态分别为:工作模态U100,开关管VT1.VT2和VT6导通，开关管VT3、VT4和VT5截止；工作模态U010,开关管VT2、VT3和VT4导通，开关管VT1JT5和VT6截止；工作模态U011,开关管VT3、VT4和本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于四模态切换的三相逆变器控制方法，其特征在于所述方法通过四个工作模态在四个不同工作扇区内不同的组合控制实现，包括以下步骤：1)确定三相逆变器需输出的电压矢量所在扇区，得到与所在扇区对应、合成电压矢量的两个工作模态；2)确定两个工作模态的工作时间，并根据工作时间生成两个工作模态的切换序列；3)根据切换序列控制两个工作模态合成电压矢量，使其按圆形轨迹旋转输出三相逆变器的正弦线电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，李湘峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：