專利名稱：軟開關(guān)三相pwm逆變器輸出電流波形失真的補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及脈寬調(diào)制(PWM)三相逆變器,尤其涉及軟開關(guān)三相PWM逆變器輸 出電流波形失真的補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
近年來，為了抑制電磁干擾(EMI)，減少功率開關(guān)器件的電壓、電流應(yīng)力及開關(guān) 損耗，人們普遍關(guān)注軟開關(guān)電力變換技術(shù)研究。釆用零電壓開關(guān)(ZVS)的PWM逆變 器便是其中之一。圖1為零電壓開關(guān)三相PWM逆變器控制電路，逆變橋上的各個(gè) 功率開關(guān)器件的導(dǎo)通都是在直流母線上電壓為零時(shí)進(jìn)行的。由于每個(gè)功率開關(guān)器件 都并聯(lián)有緩沖電容，其關(guān)斷總是以零電壓切換(ZVS)進(jìn)行的，故關(guān)斷時(shí)刻不受母線電 壓為零的約束。為了減少諧振電路的損耗和便于控制，PWM調(diào)制不采用傳統(tǒng)的三角 載波，而是采用鋸齒波。利用電流檢測電路檢測出三相電流的極性，定義電流流向 電動(dòng)機(jī)時(shí)電流為正，反之為負(fù)。當(dāng)逆變橋的輸出電流極性為正時(shí)采用正斜率鋸齒波， 為負(fù)時(shí)采用負(fù)斜率鋸齒波，如圖2所示。由于采用了交替的正負(fù)斜率鋸齒波進(jìn)行PWM 調(diào)制，其輸出電流波形較單純用正斜率鋸齒波(或負(fù)斜率鋸齒波)調(diào)制時(shí)粗糙，即高次 諧波的幅值較大，見圖3。這也是零電壓開關(guān)PWM逆變器付出的一點(diǎn)代價(jià)。本發(fā)明 的目的在于減小軟開關(guān)脈寬調(diào)制三相逆變器的輸出電流波形的高次諧波。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種軟開關(guān)三相P麗逆變器輸出電流波形失真的補(bǔ)償方法，其中，
包括下述步驟
l)分析步驟，包括-
測出各相電流的過零點(diǎn)；若過零點(diǎn)處相電流由負(fù)變正，則該電流所對(duì)應(yīng)的相脈 沖的位置是由緊靠載波周期的右邊改為緊靠載波周期的左邊；若過零點(diǎn)處相電流由 正變負(fù)，則該電流所對(duì)應(yīng)的相脈沖的位置正好相反；
把在鋸齒波斜率交替變化前后幾個(gè)載波周期中沒有進(jìn)行電流補(bǔ)償?shù)碾娏鞑ㄐ魏?對(duì)應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)與鋸齒波不翻轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的載波周期中的電流波形作比較，得出 補(bǔ)償后要生成的目標(biāo)電流波形；
由所述目標(biāo)電流波形反推出補(bǔ)償電流波形所需的PWM脈沖寬度的計(jì)算公式；
2) 編程步驟，包括
把所述計(jì)算公式編寫成補(bǔ)償所述輸出電流波形的一般控制程序； 將所述一般控制程序輸入所述軟開關(guān)脈寬調(diào)制三相逆變器的控制電路中的數(shù)字 信號(hào)處理器；以及
3) 補(bǔ)償步驟
把包括所述電流波形的頻率、所述鋸齒波的周期以及調(diào)制度等具體參數(shù)賦予一 般控制程序，在所述控制電路中運(yùn)行該程序，對(duì)所述輸出電流波形進(jìn)行補(bǔ)償。


圖1是零電壓開關(guān)三相PWM逆變器控制電路； 圖2示出鋸齒波正負(fù)斜率與電流極性的關(guān)系； 圖3示出未經(jīng)補(bǔ)償?shù)妮敵鲭娏鞯牟ㄐ危?圖4是電流極性翻轉(zhuǎn)時(shí)K0到i〉0的波形； 圖5是電流極性翻轉(zhuǎn)時(shí)i>0到i〈0的波形；
圖6是實(shí)施本發(fā)明的補(bǔ)償方法前的PWM模式； 圖7是實(shí)施本發(fā)明的補(bǔ)償方法后的PWM模式； 圖8是實(shí)施本發(fā)明的補(bǔ)償方法后輸出電流波形。
具體實(shí)施例方式
從圖3的電流波形可以看出，電流波形失真都是在三相電流極性轉(zhuǎn)換時(shí)，即從i<0 到i>0或從i>0到i〈0時(shí)出現(xiàn)電流波形失真，從而可以看出電流波形失真是由于正負(fù) 斜率鋸齒載波根據(jù)電流極性翻轉(zhuǎn)時(shí)造成的，下面就從這方面分析其失真原因。
圖4是電流極性翻轉(zhuǎn)時(shí)i〈0到i〉0的波形。從圖中可以看出，由于電流極性的翻轉(zhuǎn)， 鋸齒載波從負(fù)鋸齒載波變?yōu)檎忼X載波，PWM脈沖的高電平從緊靠載波周期的右面 變到緊靠載波周期的左面，使兩個(gè)載波周期中的PWM脈沖的高電平連在一起(圖ll 中最上面一個(gè)脈沖波形)，從而電流波形比鋸齒載波不翻轉(zhuǎn)時(shí)抬高了 (圖ll中最下面 一個(gè)波形)。為了使電流波形與鋸齒載波不翻轉(zhuǎn)時(shí)等效，就必須使電流極性翻轉(zhuǎn)后的 第一個(gè)載波周期中的脈沖寬度減小，減小電流上升時(shí)間，增大電流下降時(shí)間(圖ll 中最下面一個(gè)波形的虛線部分)，這樣使輸出電流波形的等效中心線與不翻轉(zhuǎn)鋸齒載 波極性時(shí)的電流波形相一致。據(jù)此反推出在電流極性翻轉(zhuǎn)后的第一個(gè)載波周期中的 PWM脈沖寬度，如式(1) (3)。
圖5是電流極性翻轉(zhuǎn)時(shí)i〉0到i〈0的波形，與前面的情況正好相反。 從以上分析可以看出，要使電流波形不失真就必須對(duì)電流極性翻轉(zhuǎn)后的一個(gè)載波 周期中的PWM脈沖寬度作調(diào)整，即把圖4和圖5中的Ts-Tc部分變窄，由圖可知，由不 翻極性下的電流波形得出不失真電流的等效中心線，再將圖4和圖5中的僅翻極性下的 電流波形與不翻極性的電流波形相比較，就可以推出使電流波形不失真所需的PWM 脈沖寬度Ta，用式(1) (3)表示
<formula>formula see original document page 5</formula>(1 )
<formula>formula see original document page 5</formula> (2 )
<formula>formula see original document page 5</formula> (3) 8 8
這里，Ts是極性不翻轉(zhuǎn)的Pmi波形的周期，M是調(diào)制度，而w是電流波形的角頻率。 這樣，將鋸齒波斜率變化后的第一個(gè)載波周期中的PWM脈沖寬度在電流從i<0到 i〉0時(shí)，使之變窄，相應(yīng)地減少了電流上升時(shí)間，使極性翻轉(zhuǎn)后的電流波形下降，與 正常電流波形的等效中心線重疊。而在電流從i〉0到i〈0時(shí)使PWM脈沖寬度增大， 加大電流上升時(shí)間，使電流波形上升與正常電流波形的等效中心線相一致。
圖6是實(shí)施本補(bǔ)償方法前的PWM模式。從圖中可以看出V相的電流極性發(fā)生了 翻轉(zhuǎn)，從以上分析可知，要得到良好的正弦電流波形就要把圖6中的模式8下的V 相PWM脈沖寬度按式(3)進(jìn)行調(diào)整，如圖7所示。經(jīng)實(shí)施本補(bǔ)償方法后實(shí)測的的電流 波形如圖8所示，顯然圖8的電流波形比圖3的電流波形正弦度要好，經(jīng)示波器檢測， 圖8的5次諧波的幅值比基波小-42.8dB，即5次諧波的幅值是基波的0.73%。
本發(fā)明分析了軟開關(guān)PWM逆變器電流波形畸變的原因，提出相應(yīng)的補(bǔ)償方法， 有效地改善了逆變器的輸出電流波形。
權(quán)利要求
1.一種軟開關(guān)三相PWM逆變器輸出電流波形失真的補(bǔ)償方法，其特征在于包括下述步驟a.分析步驟，包括測出各相電流的過零點(diǎn)；若過零點(diǎn)處相電流由負(fù)變正，則該電流所對(duì)應(yīng)的相脈沖的位置是由緊靠載波周期的右邊改為緊靠載波周期的左邊；若過零點(diǎn)處相電流由正變負(fù)，則該電流所對(duì)應(yīng)的相脈沖的位置正好相反；把在鋸齒波斜率交替變化前后幾個(gè)載波周期中沒有進(jìn)行電流補(bǔ)償?shù)碾娏鞑ㄐ魏蛯?duì)應(yīng)的脈寬調(diào)制信號(hào)與鋸齒波不翻轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的載波周期中的電流波形作比較，得出補(bǔ)償后要生成的目標(biāo)電流波形；由所述目標(biāo)電流波形反推出補(bǔ)償電流波形所需的PWM脈沖寬度的計(jì)算公式；b.編程步驟，包括把所述計(jì)算公式編寫成補(bǔ)償所述輸出電流波形的一般控制程序；將所述一般控制程序輸入所述軟開關(guān)脈寬調(diào)制三相逆變器的控制電路中的數(shù)字信號(hào)處理器；以及c.補(bǔ)償步驟把包括所述電流波形的頻率、所述鋸齒波的周期以及調(diào)制度等具體參數(shù)賦予一般控制程序，在所述控制電路中運(yùn)行該程序，對(duì)所述輸出電流波形進(jìn)行補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軟開關(guān)脈寬調(diào)制三相逆變器輸出電流波形失真的補(bǔ)償方法。該方法的具體步驟為首先通過分析，得出目標(biāo)電流波形，由該目標(biāo)電流波形反推出補(bǔ)償電流波形所需的PWM脈沖寬度的計(jì)算公式；根據(jù)該計(jì)算公式編寫成補(bǔ)償所述輸出電流波形的一般控制程序；將所述一般控制程序輸入所述軟開關(guān)脈寬調(diào)制三相逆變器的控制電路中的數(shù)字信號(hào)處理器；最后把包括所述電流波形的頻率、所述鋸齒波的周期以及調(diào)制度等具體參數(shù)賦予一般控制程序，在所述控制電路中運(yùn)行該程序，對(duì)所述輸出電流波形進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明分析了軟開關(guān)PWM逆變器電流波形畸變的原因，提出相應(yīng)的補(bǔ)償方法，有效地改善了逆變器的輸出電流波形。
文檔編號(hào)H02M7/5395GK101179230SQ200710169969
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月23日
發(fā)明者周勤利, 孫承波, 陳國呈 申請(qǐng)人:上海大學(xué)