[发明专利]四开关三相逆变器的正弦波脉宽调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种四开关三相逆变器的正弦波脉宽调制方法，属于逆变器的脉宽调制领域 。

背景技术

1964年德国学者A.Schonung和H.stemmler首次提出把PWM技术应用于交流传动中，为交 流传动的推广应用开辟了新的局面。PWM控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好等优点 成为了电力电子技术中最广泛应用的控制方式。

脉宽调制技术一般通过三角载波与调制函数波进行比较，得到脉冲宽度随调制函数值变 化的脉冲序列。对于三相交流负载，通常采用三相全桥式六开关逆变器拓扑，如图1所示， 配以三相对称的SPWM调制即可实现逆变器的三相正弦基波电压输出。为了提高母线电压利用 率，出现了注入三次谐波SPWM调制和SVPWM调制等策略，如今SVPWM调制已成为六开关三相逆 变器最主要的控制方式。六开关三相逆变器采用6个功率开关管和6个反并联功率二极管组成 全桥拓扑，当其某一桥臂上功率管发生故障时，要采取一定措施构建四开关逆变器拓扑，同 时在低成本应用场合，四开关逆变器因节省2个功率开关管和2个功率二极管而得到重视。

中国专利《一种三相逆变拓扑电路》，公开号为CN101179231A，公开日为2008.5.14， 公布了四开关三相逆变器的拓扑结构和其应用场合，拓扑由四个开关元件和两个直流电源组 成，四个开关元件两两串联构成两条支路，两直流电源串联构成第三支路，这三条支路相并 联，从这三条支路的串联中点引出输出端，作为逆变器的交流输出端。由于四开关三相逆变 器包含四个功率开关管，具有四组开关模型，能够形成四个开关电压矢量，电压矢量空间分 布图如图3所示，其中，U₀(00)、U₁(01)、U₂(10)、U₃(11)分别表示在α、β坐标系下两桥 臂的四个开关矢量，通过U_α和U_β两个分量形成旋转矢量U₀。由于四个开关矢量长度 不等，这使得四开关逆变器较六开关逆变器的控制自由度降低，控制难度加大。目前对四开 关三相逆变器仍然采用SVPWM调制思想进行控制，控制方法复杂，同时对实施电路的硬、软 件要求较高，在低成本应用中受到了制约。

发明内容

本发明的目的是提供一种四开关三相逆变器的正弦波脉宽调制方法，它解决了现有四开 关三相逆变器控制方法复杂的问题。

本发明基于正弦波发生器、三角波发生器、PWM调制器和隔离和驱动电路实现，

将设定的调制正弦波参数输入到正弦波发生器中，由正弦波发生器产生两路相位相差 60°的正弦波调制函数，并与三角波发生器产生的高频三角载波信号在PWM调制器中进行调 制，生成四路PWM脉冲信号，所述PWM脉冲信号经过隔离和驱动电路后对所述四开关三相逆变 器中功率开关管的导通与闭合进行控制。

本发明的优点是：

本发明采用两相SPWM等效实现四开关三相逆变器的SVPWM调制方法，实现了四开关三相 逆变器的简化和高性能控制。它根据PWM调制的原理，采用简单的SPWM调制来等效四开关 SVPWM调制，从而简化算法，并且实现电路简单，降低实现成本。

附图说明

图1为六开关三相逆变器拓扑结构图；图2为四开关三相逆变器拓扑结构图；图3为已有 的四开关三相逆变器SVPWM调制方法图；图4为本发明调制方法的信号走向示意图；图5为 PWM调制的规则采样法原理图，图中曲线A为三角载波，曲线B为调制正弦波，T为载波周期， Ton为导通时间；图6为本发明方法输出的PWM序列波形图，图中C为调制正弦波，D为三角载 波，E为PWM序列；图7为本发明方法的DSP软件实现程序流程；图8为采用DSP实现本发明PWM 调制的输出波形图，图中T1CNT为DSP中装载到通用定时器T1中的计数寄存器的值，T1PR为 DSP中装载到通用定时器T1中的周期寄存器的值。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式基于正弦波发生器1 、三角波发生器2、PWM调制器3和隔离和驱动电路4实现，