本發(fā)明涉及解決空間矢量脈寬調制電流過零點畸變的控制方法和裝置。

背景技術：

在三相整流器控制系統(tǒng)中，矢量發(fā)波方式(即空間矢量脈寬調制方式，SVPWM)較普通發(fā)波方式有電感電流紋波小、動態(tài)響應速度快和可靠性高等優(yōu)點，因此被廣泛應用；矢量發(fā)波特性決定交流相電壓穿越零點時切換正、負三角載波，此時三角載波向右移動180°相位角，造成一個1.5倍開關周期的PWM占空比突變，導致電流畸變，任何一相的電壓穿越零點時都會發(fā)生該相電流過零點畸變，同時影響到其它兩相，三相電流相互影響，引發(fā)多次諧波，對電網(wǎng)造成諧波污染。

電流過零點畸變是基于矢量發(fā)波方式三相整流器的固有問題，但電流過零點畸變程度取決于正、負載波的切換點，切換點不同導致占空比畸變不同，當輸入電壓穿越零點時，輸入電壓接近零，而且電流正弦波在這里有上升最大斜率，所以電感兩端需要最大的伏秒積差，開關管占空比接近1，所以選擇載波切換點時要盡可能使1.5倍開關周期的PWM占空比保持為1，這樣就可以減小過零點的占空比突變，進而減小電流畸變。

國內外對三相整流器基于矢量發(fā)波的電流過零點畸變控制研究大體分為兩種：軟件控制和硬件電路控制。軟件控制主要通過調節(jié)電流環(huán)路參數(shù)，使電流環(huán)盡可能快，以此消除電流畸變，這種方法需要權衡系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性；硬件方法主要通過增大PFC電感感量，增大感量可以減少電流畸變，但電感變化后整個控制系統(tǒng)數(shù)學模型發(fā)生變化，軟件控制參數(shù)需重新整定，比較復雜。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種解決空間矢量脈寬調制電流過零點畸變的控制方法，用以解決傳統(tǒng)的解決電流過零點畸變的控制方法比較復雜的問題。本發(fā)明同時提供一種解決空間矢量脈寬調制電流過零點畸變的控制裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：一種解決空間矢量脈寬調制電流過零點畸變的控制方法，包括以下步驟：

(1)采集各相的相電壓；

(2)判斷相電壓穿越零點時是正向過零還是負向過零，當相電壓正向過零時，正、負載波切換點設置在COMP～PRD；當相電壓負向過零時，正、負載波切換點設置在0～COMP。

A相電壓Va正向穿越零點的判斷條件為：Va瞬時值接近零，Vb瞬時值接近Vm*sin60°，Vc瞬時值接近-Vm*sin60°；B相電壓Vb正向穿越零點的判斷條件為：Vb瞬時值接近零，Vc瞬時值接近Vm*sin60°，Va瞬時值接近-Vm*sin60°；C相電壓Vc正向穿越零點的判斷條件為：Vc瞬時值接近零，Va瞬時值接近Vm*sin60°，Vb瞬時值接近-Vm*sin60°；

A相電壓Va負向穿越零點的判斷條件是：Va瞬時值接近零，Vb瞬時值接近-Vm*sin60°，Vc瞬時值接近Vm*sin60°；B相電壓Vb負向穿越零點的判斷條件是：Vb瞬時值接近零，Vc瞬時值接近-Vm*sin60°，Va瞬時值接近Vm*sin60°；C相電壓Vc負向穿越零點的判斷條件是：Vc瞬時值接近零，Va瞬時值接近-Vm*sin60°，Vb瞬時值接近Vm*sin60°；其中Vm為相電壓的幅值。

COMP與PRD之間的關系是：COMP＞50％PRD。

所述COMP＝60％PRD。

一種解決空間矢量脈寬調制電流過零點畸變的控制裝置，包括：

采集模塊，用于采集各相的相電壓；

控制模塊，用于判斷相電壓穿越零點時是正向過零還是負向過零，當相電壓正向過零時，正、負載波切換點設置在COMP～PRD；當相電壓負向過零時，正、負載波切換點設置在0～COMP。

A相電壓Va正向穿越零點的判斷條件為：Va瞬時值接近零，Vb瞬時值接近Vm*sin60°，Vc瞬時值接近-Vm*sin60°；B相電壓Vb正向穿越零點的判斷條件為：Vb瞬時值接近零，Vc瞬時值接近Vm*sin60°，Va瞬時值接近-Vm*sin60°；C相電壓Vc正向穿越零點的判斷條件為：Vc瞬時值接近零，Va瞬時值接近Vm*sin60°，Vb瞬時值接近-Vm*sin60°；

A相電壓Va負向穿越零點的判斷條件是：Va瞬時值接近零，Vb瞬時值接近-Vm*sin60°，Vc瞬時值接近Vm*sin60°；B相電壓Vb負向穿越零點的判斷條件是：Vb瞬時值接近零，Vc瞬時值接近-Vm*sin60°，Va瞬時值接近Vm*sin60°；C相電壓Vc負向穿越零點的判斷條件是：Vc瞬時值接近零，Va瞬時值接近-Vm*sin60°，Vb瞬時值接近Vm*sin60°；其中Vm為相電壓的幅值。

COMP與PRD之間的關系是：COMP＞50％PRD。

所述COMP＝60％PRD。

本發(fā)明提供的解決空間矢量脈寬調制電流過零點畸變的控制方法適用于三相整流器，首先采集各相的相電壓；然后根據(jù)相電壓穿越零點時是正向過零還是負向過零來設定正、負載波切換點，當相電壓正向過零時，正、負載波切換點設置在COMP～PRD；當相電壓負向過零時，正、負載波切換點設置在0～COMP，通過這種方法能夠有效增大切換點開關管導通時間，以此減小過零點占空比的突變，從而減小過零點電流畸變。并且，該方法控制過程較為簡單，降低了控制復雜度，提升了控制可靠性。

而且，基于空間矢量脈寬調制在過零點附近輸出驅動占空比接近1的思路，只要通過設置正、負載波切換點使輸出驅動占空比保持為1，就可以減小占空比突變，進而減小過零點電流的畸變。保證整個三相整流器系統(tǒng)在不修改硬件電路以及控制參數(shù)的基礎上使電流過零點具有較小的畸變，修改調試簡單，節(jié)約成本，控制效果好。

附圖說明

圖1是三相整流器拓撲示意圖；

圖2是三相交流輸入相電壓過零時刻示意圖；

圖3是正載波向負載波切換時切換點設定示意圖；

圖4是負載波向正載波切換時切換點設定示意圖。

具體實施方式

控制方法實施例

如圖1所示，其為本實施例提供的一種三相整流器的拓撲圖，本發(fā)明的發(fā)明點在于一種解決空間矢量脈寬調制(SVPWM)電流過零點畸變的控制方法，所以，該控制方法并不局限于圖1中的三相整流器。而且，由于空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術屬于現(xiàn)有技術，目前這一技術較為成熟，則本實施例就不再對SVPWM本身做詳細地描述。

如圖1所示，Va、Vb和Vc是三相整流器交流輸入，輸入的交流電經(jīng)過EMI抗電磁干擾電路進行處理，La、Lb和Lc是Boost電感，D1—D6是整流二極管，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6是整流器MOS管，Vp和Vn分別是正、負母線電容。三相交流輸入電壓經(jīng)過整流二極管和MOS管，以及正負母線電容的作用，輸出直流電壓。

本實施例中，采用TI的TMS320F28035作為DSP控制系統(tǒng)的控制芯片，主頻達60MHz，能夠快速實時地完成各種數(shù)字控制算法的計算。將本發(fā)明提供的控制方法以軟件程序的形式加載在該控制芯片中，實現(xiàn)相應地控制，即通過判斷相電壓穿越零點時是正向過零還是負向過零來設定正、負載波的切換點，以此對三相整流器空間矢量脈寬調制的固有問題過零點電流畸變進行控制。

首先，需要采集三相整流器各相的相電壓，并將采集到的電壓信息輸入給DSP，。

然后，DSP根據(jù)采集到的各相相電壓來判斷各相電壓穿越零點時是正向過零還是負向過零，以此來設定正、負載波切換點。以下給出一種相電壓穿越零點是正向過零還是負向過零的判斷方式。

如圖2所示，A相電壓Va正向穿越零點的判斷條件為：Va瞬時值接近零，Vb瞬時值接近Vm*sin60°，Vc瞬時值接近-Vm*sin60°；B相電壓Vb正向穿越零點的判斷條件為：Vb瞬時值接近零，Vc瞬時值接近Vm*sin60°，Va瞬時值接近-Vm*sin60°；C相電壓Vc正向穿越零點的判斷條件為：Vc瞬時值接近零，Va瞬時值接近Vm*sin60°，Vb瞬時值接近-Vm*sin60°；A相電壓Va負向穿越零點的判斷條件是：Va瞬時值接近零，Vb瞬時值接近-Vm*sin60°，Vc瞬時值接近Vm*sin60°；B相電壓Vb負向穿越零點的判斷條件是：Vb瞬時值接近零，Vc瞬時值接近-Vm*sin60°，Va瞬時值接近Vm*sin60°；C相電壓Vc負向穿越零點的判斷條件是：Vc瞬時值接近零，Va瞬時值接近-Vm*sin60°，Vb瞬時值接近Vm*sin60°；其中Vm為三相交流相電壓的幅值。

上述在判斷時，均是利用三相相電壓接近于某個值來進行相應地判斷，各判據(jù)中的“接近”可以理解為“是”，因為：比如，當A相電壓Va正向穿越零點時，Va瞬時值是零，Vb瞬時值是Vm*sin60°，Vc瞬時值是-Vm*sin60°。其他的判斷也是如此。

如圖3所示，對于其中任意一相，當相電壓正向過零時，對應的正、負載波切換點設置在COMP～PRD?；诳臻g矢量脈寬調制在過零點附近同時輸出驅動占空比接近1的思路，當D占空比趨近1時，正載波向負載波切換造成的占空比突變最小，進而使相電壓正向過零時過零點電流畸變得到抑制。

如圖4所示，當相電壓負向過零時，對應的正、負載波切換點設置在0～COMP?；诳臻g矢量脈寬調制在過零點附近同時輸出驅動占空比接近1的思路，當D占空比趨近1時，負載波向正載波切換造成的占空比突變最小，進而使相電壓負向過零時過零點電流畸變得到抑制。

其中，COMP值為載波比較值，可由系統(tǒng)中的控制芯片計算得出，也可直接根據(jù)實際情況進行設定，COMP值起到調節(jié)開功率關管占空比大小的作用；COMP值被限幅于0到PRD值之間。PRD值為載波周期值，決定功率開關管工作頻率，PRD值等于開關周期的二分之一。而且，由圖3或者圖4可知，COMP與PRD之間的關系是：COMP＞50％PRD，本實施例進一步給出兩者的一種具體關系，為COMP＝60％PRD。

控制裝置實施例

本實施例中，解決空間矢量脈寬調制電流過零點畸變的控制裝置包括兩部分：采集模塊和控制模塊，其中，

采集模塊用于采集各相的相電壓；

控制模塊用于判斷相電壓穿越零點時是正向過零還是負向過零，當相電壓正向過零時，對應的正、負載波切換點設置在COMP～PRD；當相電壓負向過零時，對應的正、負載波切換點設置在0～COMP。

通過對上述兩個模塊分析可知，該控制裝置本質上仍舊是控制方法，由于上述控制方法實施例中已對該控制方法做出了詳細地描述，這里就不再具體說明。

以上給出了具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領域普通技術人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導，設計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍內。