[发明专利]一种正弦波调制电路及调制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子领域，尤其涉及一种变开关频率的正弦波调制电路及调制方法。

背景技术

在进行正弦波调制时，针对减小系统的损耗和降低电流的谐波成分和提高系统的输入功率因数，主要采用以下两种方法：1）拓扑结构：使用新型的拓扑结构，利用电路中的谐振关系来改变开关频率，达到降低系统损耗的目的；2）闭环控制算法：采用特殊的矢量调制控制算法，在特定状态下插入瞬态变频，从而有效抑制偶次谐波分量输出。

但是，针对改善某一项性能，方法1）容易增加系统拓扑结构的复杂性和成本；方法2）中各种改进的闭环控制算法，一方面只适用于特定的应用前提，另一方面可能会引入新的输入信号的需求，从而带来额外的元件成本，再则很难满足宽功率范围内的所有性能要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种正弦波调制电路及方法，根据系统提出的性能要求，其载波频率可随系统功率等级的不同而进行有序的分段变化，从而实现在尽可能大的功率范围内，系统达到较高的性能特性。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种正弦波调制电路，包括：电源电路、功率变换电路、闭环控制单元、正弦波调制比较电路以及负载；其中，所述电源电路用于产生三相/单相正弦输入交流电压/电流信号，输出给所述功率变换电路和所述闭环控制单元；所述功率变换电路用于电能变换；所述闭环控制单元用于根据所述三相/单相正弦输入交流电压/电流信号以及所述功率变换电路输出的反馈信号，结合相应的单闭环、双闭环或多闭环的控制环路算法，生成正弦控制量；所述正弦波调制比较电路根据所述正弦控制量和开关频率可变的载波信号，生成驱动方波脉冲信号，其中，根据所述负载所在功率段选择所述载波信号的开关频率；所述驱动方波脉冲信号驱动所述功率变换电路中的功率开关管，实现电路的电能变换，以产生稳定的电压/电流信号提供给所述负载使用。

进一步地，在一实施例中，所述载波信号的开关频率是可变的，在所述开关频率进行切换对应的阀值附近加入一个滞环，使所述开关频率的取值在滞环的阀值区域内实现平滑的切换。

进一步地，在一实施例中，所述滞环的宽度能够涵盖所述开关频率进行切换时的振荡区间。

进一步地，在一实施例中，所述闭环控制单元用于根据所述三相/单相输入正弦交流电压/电流信号以及所述功率变换电路输出的反馈信号，结合相应的单闭环、双闭环或多闭环的控制环路算法，生成正弦控制量，包括：将所述三相/单相输入正弦交流电压/电流信号、功率变换电路输出的反馈信号分别与对应的期望的电压/电流预定值比较，分别产生所述闭环控制单元中的闭环控制器的输入信号，即误差信号；根据所述误差信号和所述相应的单闭环、双闭环或多闭环的控制环路算法，生成所述正弦控制量。

进一步地，在一实施例中，所述正弦波调制比较电路根据所述正弦控制量和开关频率可变的载波信号，生成驱动方波脉冲信号，其中，所述载波信号为三角波或锯齿波。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供一种正弦波调制方法，包括：根据三相/单相正弦输入交流电压/电流信号以及电压/电流反馈信号，结合相应的单闭环、双闭环或多闭环的控制环路算法生成正弦控制量；根据所述正弦控制量和开关频率可变的载波信号，通过比较器比较后生成驱动方波脉冲信号，其中，根据负载所在功率段选择所述载波信号的开关频率；所述驱动方波脉冲信号驱动所述功率开关管，实现电路的电能转换，产生稳定的电压/电流信号提供给负载使用。

本发明实施例的正弦波调制电路及方法及调制方法，可根据系统提出的性能要求，其载波频率可随系统功率等级的不同而进行有序的分段变化，从而实现在尽可能大的功率范围内，系统达到较高的性能特性；并且，可避免在频率切换点附近振荡，从而实现不同开关频率的平滑过渡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的正弦波调制电路的结构示意图；

图2为本发明实施例的正弦波调制方法的流程示意图；

图3为正弦波调制比较单元400的波形实现示意图；

图4为本发明的变开关频率的切换基本规则示意图；

图5是应用图4中的开关频率的切换基本规则进行切换后的结果示意图；

图6为本发明的变开关频率的改进切换规则示意图；