用于單相電壓型pwm整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方式，采用單極性調(diào)制與雙極性調(diào)制相結(jié)合的混合式調(diào)制方式，不僅可以解決單極性調(diào)制時(shí)過零點(diǎn)電流失真的問題，提高電流正弦度，而且可以解決雙極性調(diào)制時(shí)開關(guān)損耗較大的問題。在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波污染小目的的同時(shí)，可以提高PWM整流器的效率。
【專利說明】用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于PWM整流【技術(shù)領(lǐng)域】，用于單相電壓型PWM整流器交流輸入側(cè)正弦電流波形及單位功率因數(shù)的PWM控制方法，涉及用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]整流器的發(fā)展經(jīng)歷了不控整流、相控整流到PWM整流器的發(fā)展歷程，其中PWM整流器不僅解決了不控整流和相控整流中功率因數(shù)低、網(wǎng)側(cè)電流畸變嚴(yán)重的問題，同時(shí)還具備能量雙向流動(dòng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于不間斷電源、電動(dòng)汽車充電樁、可再生能源等系統(tǒng)中。
[0003]對(duì)于單相電壓型PWM整流器而言，傳統(tǒng)的PWM調(diào)制方式有兩種，即雙極性調(diào)制與單極性調(diào)制。采用單極性調(diào)制方式時(shí)，每個(gè)工頻周期內(nèi)只有兩個(gè)開關(guān)管交替開通，而其余兩個(gè)開關(guān)管一直關(guān)斷，因此可以降低開關(guān)損耗，但網(wǎng)側(cè)電感電流波形存在過零點(diǎn)失真問題。而采用雙極性調(diào)制方式時(shí)，每個(gè)工頻周期內(nèi)四個(gè)開關(guān)管都處于交替開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗相對(duì)較大，但其網(wǎng)側(cè)電感電流波形不存在失真問題，電流波形正弦度高。所以設(shè)計(jì)一種既可以降低開關(guān)損耗，也可以解決單極性調(diào)制時(shí)電感電流過零點(diǎn)失真的問題的方法，從而提高單相電壓型整流器的性能是很有必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量正弦電流性能的同時(shí)，一方面解決了單極性調(diào)制時(shí)網(wǎng)側(cè)電流過零點(diǎn)失真的問題，另一方面克服了雙極性調(diào)制時(shí)開關(guān)損耗大的缺陷。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法，具體按照以下調(diào)節(jié)方式實(shí)施:
[0006]步驟1:在實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量的電網(wǎng)正弦電流波形上劃分調(diào)制區(qū)間，
[0007]t0—是電網(wǎng)電壓工頻周期的起點(diǎn)，S卩t0時(shí)刻是電網(wǎng)電壓正向過零點(diǎn)，
[0008]11 一是電網(wǎng)電壓接近t0時(shí)刻的正電壓時(shí)刻，
[0009]t3—是電網(wǎng)電壓負(fù)向過零點(diǎn)，
[0010]t2—是電網(wǎng)電壓接近t3時(shí)刻的正電壓時(shí)刻，
[0011]t4一是電網(wǎng)電壓接近t3時(shí)刻的負(fù)電壓時(shí)刻，
[0012]t6—是電網(wǎng)電壓工頻周期的終點(diǎn)，穩(wěn)態(tài)條件下t0時(shí)刻與t6時(shí)刻重合，
[0013]t5—是電網(wǎng)電壓接近t6時(shí)刻的負(fù)電壓時(shí)刻；
[0014]步驟2:對(duì)實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量的電網(wǎng)正弦電流波形中的正半周工頻周期進(jìn)行調(diào)制，
[0015]對(duì)to?11之間進(jìn)行雙極性調(diào)制:
[0016]一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管導(dǎo)通，T1、T4管關(guān)斷時(shí)，k > 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — T3管一負(fù)載一T2管一電網(wǎng)中線端，
[0017]同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管關(guān)斷，Tl、Τ4管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，L > 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一Τ4管的反并聯(lián)二極管一電網(wǎng)中線端，
[0018]t0?tl之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作；
[0019]對(duì)tl?t2之間進(jìn)行單極性調(diào)制:
[0020]一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，T3、T4管一直關(guān)斷，當(dāng)Tl管關(guān)斷，Τ2管開通時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一Τ2管一電網(wǎng)中線端，
[0021]同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl管關(guān)斷，Τ2管也關(guān)斷時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端—電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一Τ4管的反并聯(lián)二極管一電網(wǎng)中線端，
[0022]tl?t2之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作；
[0023]對(duì)t2?t3之間進(jìn)行雙極性調(diào)制:
[0024]一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管導(dǎo)通，T1、T4管關(guān)斷時(shí)，k > 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — T3管一負(fù)載一T2管一電網(wǎng)中線端，
[0025]同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管關(guān)斷，Tl、Τ4管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，L > 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一Τ4管的反并聯(lián)二極管一電網(wǎng)中線端，
[0026]t2?t3之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作；
[0027]步驟3:對(duì)實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量的電網(wǎng)正弦電流波形中的負(fù)半周工頻周期進(jìn)行調(diào)制，
[0028]對(duì)t3?t4之間進(jìn)行雙極性調(diào)制:
[0029]一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T1、T4管開通，T2、T3管關(guān)斷時(shí)，L < 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一Τ4管一負(fù)載一Tl管一電感L —電網(wǎng)火線端，
[0030]同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl、Τ4管關(guān)斷，Τ2、Τ3管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，k < 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一T2管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T3管反并聯(lián)二極管一電感L —電網(wǎng)火線端，
[0031]t3?t4之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作；
[0032]對(duì)t4?t5之間進(jìn)行單極性調(diào)制:
[0033]一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，T3、T4管一直關(guān)斷。當(dāng)Tl管開通，Τ2管關(guān)斷時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一Τ2管的反并聯(lián)二極管一Tl管一電感L—電網(wǎng)火線端，
[0034]同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl管關(guān)斷，Τ2管也關(guān)斷時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端—Τ2管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一Τ3管反并聯(lián)二極管一電感L —電網(wǎng)火線端，
[0035]t4?t5之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作；
[0036]對(duì)t5?t6之間進(jìn)行雙極性調(diào)制:
[0037]一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T1、T4管開通，T2、T3管關(guān)斷時(shí)，L < 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一Τ4管一負(fù)載一Tl管一電感L —電網(wǎng)火線端，
[0038]同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl、Τ4管關(guān)斷，Τ2、Τ3管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，k < 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一T2管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T3管反并聯(lián)二極管一電感L —電網(wǎng)火線端，
[0039]t5?t6之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作。
[0040]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0041]T1、T2、T3、T4為功率開關(guān)管，是IGBT或者功率M0SFET。
[0042]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方式，采用單極性調(diào)制與雙極性調(diào)制相結(jié)合的混合調(diào)制方式，不僅可以解決單極性調(diào)制方式時(shí)電流過零點(diǎn)附近波形失真的問題，提高電流正弦度，而且可以解決雙極性調(diào)制方式時(shí)開關(guān)損耗較大的問題，在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波污染小目的的同時(shí)，可以提高PWM整流器的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法的調(diào)節(jié)區(qū)間劃分圖；
[0044]圖2(a)?(d)是本發(fā)明用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法在單級(jí)性調(diào)制區(qū)間時(shí)不同開關(guān)模式下的電流回路框圖；
[0045]圖3(a)?(d)是本發(fā)明用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法在雙極性調(diào)制區(qū)間時(shí)不同開關(guān)模式下的電流回路框圖；
[0046]圖4是用于單相電壓型PWM整流器的單極性調(diào)制時(shí)實(shí)驗(yàn)波形，其中CHl通道為電網(wǎng)電壓波形，CH2通道為電感電流波形，CH4通道為直流母線電壓波形；
[0047]圖5是圖4中電感電流諧波分析(THD)結(jié)果；
[0048]圖6是用于單相電壓型PWM整流器的雙極性調(diào)制時(shí)的實(shí)驗(yàn)波形，其中CHl通道為電網(wǎng)電壓波形，CH2通道為電感電流波形，CH4通道為直流母線電壓波形；
[0049]圖7是圖6中電感電流諧波分析(THD)結(jié)果；
[0050]圖8是用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制時(shí)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形，其中CHl為開關(guān)管T2的驅(qū)動(dòng)波形，CH2為開關(guān)管T3的驅(qū)動(dòng)波形，CH3為開關(guān)管Tl的驅(qū)動(dòng)波形；
[0051]圖9是圖8中過零點(diǎn)附近(對(duì)應(yīng)圖1中t2_t3區(qū)間一部分)的局部放大波形，其中CHl為開關(guān)管T2的驅(qū)動(dòng)波形，CH2為開關(guān)管T3的驅(qū)動(dòng)波形，CH3為開關(guān)管Tl的驅(qū)動(dòng)波形；
[0052]圖10是用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方式時(shí)的實(shí)驗(yàn)波形，其中CHl通道為電網(wǎng)電壓波形，CH2通道為電感電流波形，CH4通道為直流母線電壓波形；
[0053]圖11為圖10中電感電流諧波分析(THD)結(jié)果；
[0054]圖12是不同調(diào)制方式下電感電流諧波分析(THD)和電路效率對(duì)比圖。
[0055]圖中:縱坐標(biāo)u表示電網(wǎng)電壓瞬時(shí)值，縱坐標(biāo)i表示電網(wǎng)電流瞬時(shí)值，橫坐標(biāo)t表示時(shí)間，AC表示電網(wǎng)，AC的上端為火線端，AC的下端為零線端，Uac表示電網(wǎng)電壓，iL表示電網(wǎng)電流，Tl、T2、T3、T4分別表示功率開關(guān)管，L表示濾波電感，C表示濾波電容，R表示負(fù)載。

【具體實(shí)施方式】
[0056]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0057]本發(fā)明提供了用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法，在實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量的電網(wǎng)正弦電流波形上劃分調(diào)制區(qū)間，電網(wǎng)電壓過零換相附近使用雙極性調(diào)制方式，電網(wǎng)電壓的其余部分采用單極性調(diào)制方式，如圖1所示，to—是電網(wǎng)電壓工頻周期的起點(diǎn)，即to時(shí)刻是電網(wǎng)電壓正向過零點(diǎn)，tl一是電網(wǎng)電壓接近to時(shí)刻的正電壓時(shí)亥lj，t3—是電網(wǎng)電壓負(fù)向過零點(diǎn)，t2—是電網(wǎng)電壓接近t3時(shí)刻的正電壓時(shí)刻，t4一是電網(wǎng)電壓接近t3時(shí)刻的負(fù)電壓時(shí)刻，t6—是電網(wǎng)電壓工頻周期的終點(diǎn)，穩(wěn)態(tài)條件下t0時(shí)刻與t6時(shí)刻重合，t5—是電網(wǎng)電壓接近t6時(shí)刻的負(fù)電壓時(shí)刻，其中t0?tl之間采用雙極性調(diào)制方式，tl?t2之間采用單極性調(diào)制方式，t2?t3之間采用雙極性調(diào)制方式，t3?t4之間采用雙極性調(diào)制方式，t4?t5之間采用單極性調(diào)制方式，t5?t6之間采用雙極性調(diào)制方式，即一個(gè)工頻周期內(nèi)單極性調(diào)制方式與雙極性調(diào)制方式交替工作。
[0058]本發(fā)明提供了用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法，具體按照以下調(diào)節(jié)方式實(shí)施:
[0059]步驟1:在實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量的電網(wǎng)正弦電流波形上劃分調(diào)制區(qū)間，
[0060]t0—是電網(wǎng)電壓工頻周期的起點(diǎn)，即t0時(shí)刻是電網(wǎng)電壓正向過零點(diǎn)，
[0061]11一是電網(wǎng)電壓接近t0時(shí)刻的正電壓時(shí)刻，
[0062]t3—是電網(wǎng)電壓負(fù)向過零點(diǎn)，
[0063]t2—是電網(wǎng)電壓接近t3時(shí)刻的正電壓時(shí)刻，
[0064]t4一是電網(wǎng)電壓接近t3時(shí)刻的負(fù)電壓時(shí)刻，
[0065]t6—是電網(wǎng)電壓工頻周期的終點(diǎn)，穩(wěn)態(tài)條件下t0時(shí)刻與t6時(shí)刻重合，
[0066]t5—是電網(wǎng)電壓接近t6時(shí)刻的負(fù)電壓時(shí)刻；
[0067]步驟2:對(duì)實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量的電網(wǎng)正弦電流波形中的正半周工頻周期進(jìn)行調(diào)制，
[0068]對(duì)t0?tl之間進(jìn)行雙極性調(diào)制:
[0069]如圖3(a)所示，一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管導(dǎo)通，Τ1、Τ4管關(guān)斷時(shí)，iL > O,電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — T3管一負(fù)載一T2管一電網(wǎng)中線端，
[0070]如圖3 (b)所示，同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管關(guān)斷，Tl、T4管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，iL > O,電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T4管的反并聯(lián)二極管一電網(wǎng)中線端，
[0071]t0?tl之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作；
[0072]對(duì)tl?t2之間進(jìn)行單極性調(diào)制:
[0073]如圖2(a)所示，一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，T3、T4管一直關(guān)斷，當(dāng)Tl管關(guān)斷，Τ2管開通時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一Τ2管一電網(wǎng)中線端，
[0074]如圖2(b)所示，同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl管關(guān)斷，Τ2管也關(guān)斷時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一Τ4管的反并聯(lián)二極管一電網(wǎng)中線端，
[0075]tl?t2之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作；
[0076]對(duì)t2?t3之間進(jìn)行雙極性調(diào)制:
[0077]如圖3(a)所示，一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管導(dǎo)通，Τ1、Τ4管關(guān)斷時(shí)，iL > O,電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — T3管一負(fù)載一T2管一電網(wǎng)中線端，
[0078]如圖3 (b)所示，同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管關(guān)斷，ΤΙ、T4管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，iL > 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — T1管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T4管的反并聯(lián)二極管一電網(wǎng)中線端，
[0079]t2?t3之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作；
[0080]步驟3:對(duì)實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量的電網(wǎng)正弦電流波形中的負(fù)半周工頻周期進(jìn)行調(diào)制，
[0081]對(duì)t3?t4之間進(jìn)行雙極性調(diào)制:
[0082]如圖3(c)所示，一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T1、T4管開通，Τ2、Τ3管關(guān)斷時(shí)，iL < 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一T4管一負(fù)載一T1管一電感L—電網(wǎng)火線端，
[0083]如圖3 (d)所示，同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)ΤΙ、T4管關(guān)斷，T2、T3管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，k < 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一T2管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T3管反并聯(lián)二極管一電感L—電網(wǎng)火線端，
[0084]t3?t4之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作；
[0085]對(duì)t4?t5之間進(jìn)行單極性調(diào)制:
[0086]如圖2(c)所示，一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，T3、T4管一直關(guān)斷。當(dāng)Τ1管開通，Τ2管關(guān)斷時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一Τ2管的反并聯(lián)二極管一Τ1管一電感L—電網(wǎng)火線端，
[0087]如圖2(d)所示，同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Τ1管關(guān)斷，Τ2管也關(guān)斷時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一Τ2管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一Τ3管反并聯(lián)二極管一電感L —電網(wǎng)火線端，
[0088]t4?t5之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作；
[0089]對(duì)t5?t6之間進(jìn)行雙極性調(diào)制:
[0090]如圖3(c)所示，一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T1、T4管開通，Τ2、Τ3管關(guān)斷時(shí)，iL < 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一T4管一負(fù)載一T1管一電感L—電網(wǎng)火線端，
[0091]如圖3 (d)所示，同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)ΤΙ、T4管關(guān)斷，T2、T3管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，k < 0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一T2管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T3管反并聯(lián)二極管一電感L—電網(wǎng)火線端，
[0092]t5?t6之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作。
[0093]本發(fā)明中的T1、T2、T3、T4為功率開關(guān)管，是IGBT或者功率M0SFET。
[0094]如圖4所示，由圖4可知單相電壓型PWM整流器采用單極性調(diào)制時(shí)電網(wǎng)電壓與電感電流同頻同相，直流母線電壓穩(wěn)定于195V，但電感電流存在過零點(diǎn)失真問題，由圖5可知此時(shí)電感電流THD為16.5%，經(jīng)測(cè)量此時(shí)電路效率為96.5%。
[0095]由圖6可知單相電壓型PWM整流器采用雙極性調(diào)制時(shí)電感電流波形不存在過零點(diǎn)失真問題，且電感電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，直流母線電壓穩(wěn)于193V，由圖7可知此時(shí)電感電流THD % 2.52%,經(jīng)測(cè)量電路效率93.4%0
[0096]由圖8可知，采用本發(fā)明的調(diào)制方式，在一個(gè)電網(wǎng)工頻周期的過零點(diǎn)附近為雙極性調(diào)制方式，其余時(shí)間為單極性調(diào)制，由圖9可知局部放大過零點(diǎn)附近為雙極性調(diào)制方式，此時(shí)T2、T3驅(qū)動(dòng)相同，且與Τ1驅(qū)動(dòng)波形互補(bǔ)。
[0097]圖10是采用單、雙極性混合調(diào)制方式時(shí)的實(shí)驗(yàn)波形，由圖10可知混合調(diào)制時(shí)電感電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，且其過零點(diǎn)不存在失真問題，同時(shí)由由圖11可知此時(shí)電感電流THD為4.35%，經(jīng)測(cè)量電路效率為95.0%0
[0098]由以上實(shí)驗(yàn)可得圖12對(duì)比結(jié)果，在相同參數(shù)下單、雙極性混合調(diào)制方式時(shí)電感電流諧波含量及電路效率介于單獨(dú)采用單極性調(diào)制或雙極性調(diào)制方式之間，相對(duì)于單極性調(diào)制而言，混合調(diào)制方式可以大幅減少電流諧波含量；相對(duì)于雙極性調(diào)制而言，它可以降低開關(guān)損耗，提聞電路效率。
[0099]本發(fā)明結(jié)合單相PWM整流器傳統(tǒng)的單極性調(diào)制方式與雙極性方式的優(yōu)缺點(diǎn)，提出單、雙極性混合調(diào)制方式，一個(gè)工頻周期內(nèi)在電壓過零點(diǎn)附近一定區(qū)間內(nèi)采用雙極性調(diào)制方式，其余時(shí)間段采用單極性調(diào)制方式。本發(fā)明解決了單極性調(diào)制方式和雙極性調(diào)制方式各自存在的問題，提高了 PWM整流器的整體性能，具有良好的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法，其特征在于，具體按照以下調(diào)節(jié)方式實(shí)施: 步驟1:在實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量的電網(wǎng)正弦電流波形上劃分調(diào)制區(qū)間， to—是電網(wǎng)電壓工頻周期的起點(diǎn)，S卩to時(shí)刻是電網(wǎng)電壓正向過零點(diǎn)， 11一是電網(wǎng)電壓接近to時(shí)刻的正電壓時(shí)刻， t3一是電網(wǎng)電壓負(fù)向過零點(diǎn)， t2—是電網(wǎng)電壓接近t3時(shí)刻的正電壓時(shí)刻， t4一是電網(wǎng)電壓接近t3時(shí)刻的負(fù)電壓時(shí)刻， t6—是電網(wǎng)電壓工頻周期的終點(diǎn)，穩(wěn)態(tài)條件下tO時(shí)刻與t6時(shí)刻重合， t5—是電網(wǎng)電壓接近t6時(shí)刻的負(fù)電壓時(shí)刻； 步驟2:對(duì)實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量的電網(wǎng)正弦電流波形中的正半周工頻周期進(jìn)行調(diào)制， 對(duì)tO?tl之間進(jìn)行雙極性調(diào)制: 一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管導(dǎo)通，Tl、T4管關(guān)斷時(shí)，iL > O,電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — T3管一負(fù)載一T2管一電網(wǎng)中線端， 同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管關(guān)斷，Tl、Τ4管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，k>0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T4管的反并聯(lián)二極管—電網(wǎng)中線端， tO?tl之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作； 對(duì)tl?t2之間進(jìn)行單極性調(diào)制: 一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，T3、T4管一直關(guān)斷，當(dāng)Tl管關(guān)斷，T2管開通時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一T2管一電網(wǎng)中線端， 同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl管關(guān)斷，T2管也關(guān)斷時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T4管的反并聯(lián)二極管一電網(wǎng)中線端，tl?t2之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作； 對(duì)t2?t3之間進(jìn)行雙極性調(diào)制: 一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管導(dǎo)通，Tl、T4管關(guān)斷時(shí)，iL > O,電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — T3管一負(fù)載一T2管一電網(wǎng)中線端， 同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)T2、T3管關(guān)斷，Tl、Τ4管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，k>0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)火線端一電感L — Tl管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T4管的反并聯(lián)二極管—電網(wǎng)中線端， t2?t3之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作； 步驟3:對(duì)實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和高質(zhì)量的電網(wǎng)正弦電流波形中的負(fù)半周工頻周期進(jìn)行調(diào)制， 對(duì)t3?t4之間進(jìn)行雙極性調(diào)制: 一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl、T4管開通，T2、T3管關(guān)斷時(shí)，iL < O,電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一T4管一負(fù)載一Tl管一電感L —電網(wǎng)火線端， 同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl、T4管關(guān)斷，T2、T3管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，k<0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一T2管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T3管反并聯(lián)二極管一電感L —電網(wǎng)火線端， t3?t4之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作； 對(duì)t4?t5之間進(jìn)行單極性調(diào)制: 一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，T3、T4管一直關(guān)斷。當(dāng)Tl管開通，Τ2管關(guān)斷時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一Τ2管的反并聯(lián)二極管一Tl管一電感L —電網(wǎng)火線端， 同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl管關(guān)斷，Τ2管也關(guān)斷時(shí)，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一Τ2管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一Τ3管反并聯(lián)二極管一電感L —電網(wǎng)火線端，t4?t5之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作； 對(duì)t5?t6之間進(jìn)行雙極性調(diào)制: 一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl、T4管開通，T2、T3管關(guān)斷時(shí)，iL < O,電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一T4管一負(fù)載一Tl管一電感L —電網(wǎng)火線端， 同一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)Tl、T4管關(guān)斷，T2、T3管尚未開通時(shí)，電感續(xù)流，k<0，電感電流的流向?yàn)?電網(wǎng)中線端一T2管的反并聯(lián)二極管一負(fù)載一T3管反并聯(lián)二極管一電感L —電網(wǎng)火線端， t5?t6之間按照不同的開關(guān)周期進(jìn)行上述開關(guān)管的重復(fù)動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單相電壓型PWM整流器的單、雙極性混合調(diào)制方法，其特征在于，所述的Tl、T2、T3、T4為功率開關(guān)管，是IGBT或者功率MOSFET。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK104300811SQ201410452447
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】任碧瑩, 孫向東, 張琦, 安少亮, 李佳 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)