一種逆變器的調(diào)制裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種逆變器的調(diào)制裝置及方法，本發(fā)明通過檢測(cè)輸出功率，比較輸出功率值與設(shè)定功率值來控制兩種調(diào)制方式相互切換，在輸出功率小于設(shè)定功率時(shí)，選擇采用連續(xù)調(diào)制波，而在輸出功率大于設(shè)定功率時(shí)，選擇采用斷續(xù)調(diào)制波，然后將選擇的調(diào)制波通過該調(diào)制裝置的輸出信號(hào)作為逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本發(fā)明提出的調(diào)制方法，在逆變器輕載，開關(guān)損耗不顯著時(shí)，采用連續(xù)調(diào)制波減小輸出濾波器上的損耗來提高效率，而在逆變重載時(shí)，采用斷續(xù)調(diào)制波來大幅度地減小逆變器的開關(guān)損耗來提高效率，從而在全功率范圍內(nèi)，逆變器的效率比以單一調(diào)制波的方式效率高，并且切換方式簡單可靠，易實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】一種逆變器的調(diào)制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及逆變器及其調(diào)制技術(shù)，尤其涉及一種逆變器的調(diào)制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的裝置，應(yīng)用廣泛。目前逆變器的調(diào)制方式常使用單一的調(diào)制方式，每種的調(diào)制方式有一定的最佳工作范圍。比如常見的連續(xù)調(diào)制方式，輸出紋波較小，能夠獲得很好的輸出電流，而斷續(xù)的調(diào)制方式，相比于連續(xù)的調(diào)制方式，能夠減小橋臂的開關(guān)損耗，而在另一方面，增大了輸出電流的紋波，從而增加輸出濾波器上的磁損。效率對(duì)于逆變器是個(gè)很重要的因素，較高的逆變器轉(zhuǎn)換效率意味能夠輸出更多的電能，而且對(duì)于逆變器本身，較高的效率能夠減小逆變器的發(fā)熱量，在相同散熱裝置的條件下，能夠降低逆變器的溫度，從而提高逆變器的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種逆變器的調(diào)制裝置及方法。
[0004]逆變器的調(diào)制裝置是:A相連續(xù)調(diào)制波發(fā)生器和A相斷續(xù)調(diào)制波發(fā)生器分別連接第一選擇器的I腳輸入端和2腳輸入端,第一選擇器的輸出端同時(shí)連接第一比較器的正輸入端和第二比較器的正輸入端，第一三角波發(fā)生器連接第一比較器的負(fù)輸入端，第二三角波發(fā)生器連接第二比較器的負(fù)輸入端，第一比較器的輸出端同時(shí)連接第一反相器的輸入端和第一死區(qū)模塊的輸入端,第一反相器的輸出端連接第二死區(qū)模塊的輸入端，第一死區(qū)模塊的輸出端連接第一驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第二死區(qū)模塊的輸出端連接第二驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第一驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sal的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第二驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sa3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第二比較器的輸出端同時(shí)連接第二反相器的輸入端和第三死區(qū)模塊的輸入端，第二反相器的輸出端連接第四死區(qū)模塊的輸入端，第三死區(qū)模塊的輸出端連接第三驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第四死區(qū)模塊的輸出端連接第四驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第三驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sa2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第四驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sa4的驅(qū)動(dòng)信號(hào);
[0005]B相連續(xù)調(diào)制波發(fā)生器和B相斷續(xù)調(diào)制波發(fā)生器分別連接第二選擇器的I腳輸入端和2腳輸入端，第二選擇器的輸出端同時(shí)連接第三比較器的正輸入端和第四比較器的正輸入端，第一三角波發(fā)生器連接第三比較器的負(fù)輸入端，第二三角波發(fā)生器連接第四比較器的負(fù)輸入端，第三比較器的輸出端同時(shí)連接第三反相器的輸入端和第五死區(qū)模塊的輸入端，第三反相器的輸出端連接第六死區(qū)模塊的輸入端，第五死區(qū)模塊的輸出端連接第五驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第六死區(qū)模塊的輸出端連接第六驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第五驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sbl的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第六驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sb3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第四比較器的輸出端同時(shí)連接第四反相器的輸入端和第七死區(qū)模塊的輸入端，第四反相器的輸出端連接第八死區(qū)模塊的輸入端，第七死區(qū)模塊的輸出端連接第七驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第八死區(qū)模塊的輸出端連接第八驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第七驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sb2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第八驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sb4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0006]C相連續(xù)調(diào)制波發(fā)生器和C相斷續(xù)調(diào)制波發(fā)生器分別連接第三選擇器的I腳輸入端和2腳輸入端，第三選擇器的輸出端同時(shí)連接第五比較器的正輸入端和第六比較器的正輸入端，第一三角波發(fā)生器連接第五比較器的負(fù)輸入端，第二三角波發(fā)生器連接第六比較器的負(fù)輸入端，第五比較器的輸出端同時(shí)連接第五反相器的輸入端和第九死區(qū)模塊的輸入端，第五反相器的輸出端連接第十死區(qū)模塊的輸入端，第九死區(qū)模塊的輸出端連接第九驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第十死區(qū)模塊的輸出端連接第十驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第九驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Scl的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第十驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Se3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第六比較器的輸出端同時(shí)連接第六反相器的輸入端和第十一死區(qū)模塊的輸入端，第六反相器的輸出端連接第十二死區(qū)模塊的輸入端，第十一死區(qū)模塊的輸出端連接第十一驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第十二死區(qū)模塊的輸出端連接第十二驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，第十一驅(qū)動(dòng)區(qū)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Se2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第十二驅(qū)動(dòng)模塊的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Se4的驅(qū)動(dòng)信號(hào);
[0007]第一乘法器的輸入端信號(hào)分別為逆變器濾波器后端的A相電流的采樣值和AC線電壓的采樣值，第二乘法器的輸入端信號(hào)分別為逆變器濾波器后端的B相電流的采樣值和BC線電壓的采樣值，第一乘法器的輸出端連接加法器的I腳輸入端，第二乘法器的輸出端連接加法器的2腳輸入端，加 法器的輸出端連接第七比較器的負(fù)輸入端，第七比較器的正輸入端信號(hào)為設(shè)定功率值Pt，第七比較器的輸出端同時(shí)連接第一選擇器、第二選擇器、第三選擇器的sel選擇輸入端。
[0008]逆變器調(diào)制方法是:采用兩種調(diào)制方式的切換，根據(jù)加法器的輸出信號(hào)即檢測(cè)的輸出功率Prat,與設(shè)定功率值Pt通過第七比較器進(jìn)行滯環(huán)比較，滯環(huán)功率為AP，當(dāng)檢測(cè)的輸出功率大于設(shè)定功率的滯環(huán)上限，即Prat > Pt+AP2時(shí)，第七比較器輸出從原狀態(tài)切換為正電平，當(dāng)檢測(cè)的輸出功率Pwt小于設(shè)定功率的滯環(huán)下限，即Pwt < Pt-AP2時(shí)，第七比較器的輸出從原狀態(tài)切換為負(fù)電平，第七比較器的輸出控制第一選擇器，第二選擇器，第三選擇器的輸出調(diào)制波，當(dāng)?shù)谄弑容^器輸出為高電平時(shí)，第一選擇器，第二選擇器，第三選擇器依次輸出A相連續(xù)調(diào)制波，B相連續(xù)調(diào)制波，C相連續(xù)調(diào)制波，當(dāng)?shù)谄弑容^器輸出為低電平時(shí)，第一選擇器，第二選擇器，第三選擇器依次輸出A相斷續(xù)調(diào)制波，B相斷續(xù)調(diào)制波，C相斷續(xù)調(diào)制波4相第一選擇器輸出調(diào)制波分別與第一三角載波和第二三角載波進(jìn)行比較，將與第一三角載波和第三三角載波比較后產(chǎn)生的兩路信號(hào)通過反向器產(chǎn)生與其互補(bǔ)的信號(hào)，該兩路信號(hào)與其互補(bǔ)信號(hào)經(jīng)過死區(qū)模塊與驅(qū)動(dòng)模塊，第一驅(qū)動(dòng)模塊，第二驅(qū)動(dòng)模塊，第三驅(qū)動(dòng)模塊，第四驅(qū)動(dòng)模塊的四路輸出信號(hào)作為逆變器A相橋臂四個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，B相和C相橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生類似于A相，將對(duì)應(yīng)相的所選擇的調(diào)制與載波比較后，通過反相器產(chǎn)生互補(bǔ)信號(hào)，然后再通過死區(qū)模塊和驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生對(duì)應(yīng)相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0009]所述的連續(xù)調(diào)制波為:根據(jù)所需輸出的電壓Va，Vb，V。合成矢量V,ef，
【權(quán)利要求】
1.一種逆變器的調(diào)制裝置，其特征在于A相連續(xù)調(diào)制波發(fā)生器(I)和A相斷續(xù)調(diào)制波發(fā)生器(2)分別連接第一選擇器(7)的I腳輸入端和2腳輸入端，第一選擇器(7)的輸出端同時(shí)連接第一比較器(10)的正輸入端和第二比較器(11)的正輸入端，第一三角波發(fā)生器(46)連接第一比較器(10)的負(fù)輸入端，第二三角波發(fā)生器(47)連接第二比較器(11)的負(fù)輸入端，第一比較器(10)的輸出端同時(shí)連接第一反相器(16)的輸入端和第一死區(qū)模塊(22)的輸入端,第一反相器(16)的輸出端連接第二死區(qū)模塊(23)的輸入端,第一死區(qū)模塊(22)的輸出端連接第一驅(qū)動(dòng)模塊(34)的輸入端，第二死區(qū)模塊(23)的輸出端連接第二驅(qū)動(dòng)模塊(35 )的輸入端,第一驅(qū)動(dòng)模塊(34 )的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sal的驅(qū)動(dòng)信號(hào),第二驅(qū)動(dòng)模塊(35)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sa3的驅(qū)動(dòng)信號(hào),第二比較器(11)的輸出端同時(shí)連接第二反相器(17)的輸入端和第三死區(qū)模塊(24)的輸入端，第二反相器(17)的輸出端連接第四死區(qū)模塊(25)的輸入端，第三死區(qū)模塊(24)的輸出端連接第三驅(qū)動(dòng)模塊(36)的輸入端，第四死區(qū)模塊(25)的輸出端連接第四驅(qū)動(dòng)模塊(37)的輸入端，第三驅(qū)動(dòng)模塊(36)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sa2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第四驅(qū)動(dòng)模塊(37)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sa4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；B相連續(xù)調(diào)制波發(fā)生器(3)和B相斷續(xù)調(diào)制波發(fā)生器(4)分別連接第二選擇器(8)的I腳輸入端和2腳輸入端，第二選擇器(8)的輸出端同時(shí)連接第三比較器(12)的正輸入端和第四比較器(13)的正輸入端，第一三角波發(fā)生器(46)連接第三比較器(12)的負(fù)輸入端，第二三角波發(fā)生器(47)連接第四比較器(13)的負(fù)輸入端，第三比較器(12)的輸出端同時(shí)連接第三反相器(18)的輸入端和第五死區(qū)模塊(26)的輸入端，第三反相器(18)的輸出端連接第六死區(qū)模塊(27)的輸入端，第五死區(qū)模塊(26)的輸出端連接第五驅(qū)動(dòng)模塊(38)的輸入端，第六死區(qū)模塊(27)的輸出端連接第六驅(qū)動(dòng)模塊(39)的輸入端，第五驅(qū)動(dòng)模塊(38)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sbl的驅(qū)動(dòng)信號(hào),第六驅(qū)動(dòng)模塊(39)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sb3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第四比較器(13)的輸出端同時(shí)連接第四反相器(19)的輸入端和第七死區(qū)模塊(28)的輸入端，第四反相器(19)的輸出端連接第八死區(qū)模塊(29)的輸入端，第七死區(qū)模塊(28)的輸出端連接第七驅(qū)動(dòng)模塊·(40)的輸入端，第八死區(qū)模塊(29)的輸出端連接第八驅(qū)動(dòng)模塊(41)的輸入端，第七驅(qū)動(dòng)模塊(40)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sb2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第八驅(qū)動(dòng)模塊(41)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Sb4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； C相連續(xù)調(diào)制波發(fā)生器(5)和C相斷續(xù)調(diào)制波發(fā)生器(6)分別連接第三選擇器(9)的I腳輸入端和2腳輸入端，第三選擇器(9)的輸出端同時(shí)連接第五比較器(14)的正輸入端和第六比較器(15)的正輸入端,第一三角波發(fā)生器(46)連接第五比較器(14)的負(fù)輸入端，第二三角波發(fā)生器(47)連接第六比較器(15)的負(fù)輸入端，第五比較器(14)的輸出端同時(shí)連接第五反相器(20)的輸入端和第九死區(qū)模塊(30)的輸入端，第五反相器(20)的輸出端連接第十死區(qū)模塊(31)的輸入端，第九死區(qū)模塊(30)的輸出端連接第九驅(qū)動(dòng)模塊(42)的輸入端，第十死區(qū)模塊(31)的輸出端連接第十驅(qū)動(dòng)模塊(43)的輸入端，第九驅(qū)動(dòng)模塊(42)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Scl的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第十驅(qū)動(dòng)模塊(43)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Se3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第六比較器(15)的輸出端同時(shí)連接第六反相器(21)的輸入端和第十一死區(qū)模塊(32)的輸入端，第六反相器(21)的輸出端連接第十二死區(qū)模塊(33)的輸入端，第十一死區(qū)模塊(32)的輸出端連接第^ 驅(qū)動(dòng)模塊(44)的輸入端,第十二死區(qū)模塊(33)的輸出端連接第十二驅(qū)動(dòng)模塊(45)的輸入端，第十一驅(qū)動(dòng)區(qū)模塊(44)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Se2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第十二驅(qū)動(dòng)模塊(45)的輸出信號(hào)為橋臂開關(guān)Se4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；第一乘法器(50)的輸入端信號(hào)分別為逆變器濾波器后端的A相電流的采樣值和AC線電壓的采樣值，第二乘法器(51)的輸入端信號(hào)分別為逆變器濾波器后端的B相電流的采樣值和BC線電壓的采樣值，第一乘法器(50)的輸出端連接加法器(49)的I腳輸入端，第二乘法器(51)的輸出端連接加法器(49)的2腳輸入端，加法器(49)的輸出端連接第七比較器(48)的負(fù)輸入端,第七比較器(48)的正輸入端信號(hào)為設(shè)定功率值Pt，第七比較器(48)的輸出端同時(shí)連接第一選擇器(7)、第二選擇器(8)、第三選擇器(9)的sel選擇輸入端。
2.一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的逆變器調(diào)制方法，其特征在于兩種調(diào)制方式的切換，根據(jù)加法器(49)的輸出信號(hào)即檢測(cè)的輸出功率Pwt，與設(shè)定功率值Pt通過第七比較器(48)進(jìn)行滯環(huán)比較，滯環(huán)功率為AP，當(dāng)檢測(cè)的輸出功率大于設(shè)定功率的滯環(huán)上限，即Pwt> Pt+AP2時(shí)，第七比較器(48)輸出從原狀態(tài)切換為正電平，當(dāng)檢測(cè)的輸出功率Pwt小于設(shè)定功率的滯環(huán)下限，即Ptjut < Pt-AP2時(shí)，第七比較器(48)的輸出從原狀態(tài)切換為負(fù)電平，第七比較器(48)的輸出控制第一選擇器(7)，第二選擇器(8)，第三選擇器(9)的輸出調(diào)制波，當(dāng)?shù)谄弑容^器(48)輸出為高電平時(shí)，第一選擇器(7)，第二選擇器(8)，第三選擇器(9)依次輸出A相連續(xù)調(diào)制波，B相連續(xù)調(diào)制波，C相連續(xù)調(diào)制波，當(dāng)?shù)谄弑容^器(48)輸出為低電平時(shí)，第一選擇器(7)，第二選擇器(8)，第三選擇器(9)依次輸出A相斷續(xù)調(diào)制波，B相斷續(xù)調(diào)制波，C相斷續(xù)調(diào)制波；A相第一選擇器輸出調(diào)制波分別與第一三角載波和第二三角載波進(jìn)行比較，將與第一三角載波和第三三角載波比較后產(chǎn)生的兩路信號(hào)通過反向器產(chǎn)生與其互補(bǔ)的信號(hào)，該兩路信號(hào)與其互補(bǔ)信號(hào)經(jīng)過死區(qū)模塊與驅(qū)動(dòng)模塊，第一驅(qū)動(dòng)模塊，第二驅(qū)動(dòng)模塊，第三驅(qū)動(dòng)模塊，第四驅(qū)動(dòng)模塊的四路輸出信號(hào)作為逆變器A相橋臂四個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，B相和C相橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生類似于A相，將對(duì)應(yīng)相的所選擇的調(diào)制與載波比較后，通過反相器產(chǎn)生互補(bǔ)信號(hào)，然后再通過死區(qū)模塊和驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生對(duì)應(yīng)相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 所述的連續(xù)調(diào)制波為:根據(jù)所需輸出的電壓Va，Vb，V。合成矢量VMf，Vref = Va+Vb-e^+Vc-eJ^， 根據(jù)VMf的相角0，和調(diào)制比m，以及三電平空間矢量圖得到V,ef所在的大扇區(qū)區(qū)域和小扇區(qū)區(qū)域，根據(jù)所在三角形小扇區(qū)中的三個(gè)合成矢量V1, V2, V3，其中V3為冗余矢量，計(jì)算三個(gè)合成矢量對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間T1, T2, T3，將T3時(shí)間分配給兩個(gè)V3冗余矢量，保證每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，每相橋臂開關(guān)動(dòng)作兩次的條件下，以V3 — V1 — V2 — V3 — V3 — V2 — V1 — V3的7段式序列計(jì)算對(duì)應(yīng)A，B，C橋臂各電平的作用時(shí)間Ta，Tb，Tc,繼而得到三電平的連續(xù)調(diào)制波，包括A相連續(xù)調(diào)制波，B相連續(xù)調(diào)制波，C相連續(xù)調(diào)制波； 所述的斷續(xù)調(diào)制波為:在連續(xù)調(diào)制波序列的基礎(chǔ)上，將兩種V3冗余矢量作用變?yōu)闉椴捎闷渲兄坏腣3冗余矢量，保證一個(gè)開關(guān)周內(nèi)一相橋臂的電平保持不變，即對(duì)應(yīng)的橋臂開關(guān)一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)不動(dòng)作，7段式連續(xù)序列就變?yōu)?段式斷續(xù)序列,V1 — V2 — V3 — V2 — V1,從而得到A相斷續(xù)調(diào)制波，B相斷續(xù)調(diào)制波，C相斷續(xù)調(diào)制波，斷續(xù)調(diào)制波相比于連續(xù)調(diào)制波，每相橋臂在一個(gè)工頻周期內(nèi)有三分之一時(shí)間橋臂開關(guān)保持不動(dòng)作； 所述的第一三角波載波表達(dá)式ultH (t)為:
【文檔編號(hào)】H02M7/48GK103580520SQ201310542145
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】徐德鴻, 嚴(yán)成, 張揚(yáng)帆, 孫超, 劉程宇, 延匯文, 吳吉良 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 深圳科士達(dá)科技股份有限公司