[发明专利]一种逆变器脉宽调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体地说，涉及一种逆变器脉宽调制方法。

背景技术

当前的逆变器普遍采用绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称为IGBT）或金属氧化物半导体场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称为MOSFET）作为开关器件，由于硅半导体的材料特性，IGBT和MOSFET芯片的安全工作结温通常在150℃以下，芯片的温度在超过结温的安全限值后可能会导致芯片永久性损坏。为了降低芯片工作时的温升，通常采取两个方面的措施：一是尽量降低芯片到冷却介质的散热热阻；二是尽量降低芯片工作时的损耗。

逆变器工作在零负载频率或低负载频率工况（例如三相永磁同步电机堵转）时，各相电流都为持续的直流分量。而且在输出峰值转矩的情况下，电机某一相可能会持续地流过最大峰值电流，从而造成逆变器中与该相相连的桥路也需持续地输出一个最大峰值电流。

如图1a所示，当电机峰值电流相位刚好与U相重合时，U相桥路输出的电流达到最大值，为其他两相桥路输入电流的代数和。如图1b所示，这时U相桥路中上管IGBT和下管二极管的工作负荷最大，两者会交替开关、导通并流过峰值电流。在忽略上下管死区时间和开关时间的前提下，IGBT和二极管每次交替导通的时间之和等于逆变器的开关周期。两者导通时间的比例与逆变器直流输入电压、交流输出电压、负载电流相位、脉宽调制方法等因素相关。

在上述工况下，采用现有的脉宽调制方法，会造成损耗在同一桥臂的上下管之间分布不均匀的情况。通常是IGBT芯片的损耗较大，而对侧的二极管芯片损耗较低，使得逆变器在运行过程中IGBT芯片的温升率先超过芯片自身的限定值，从而造成芯片或逆变器停机或损坏。这一问题也成为逆变器设计过程中阻碍逆变器输出能力进一步提升的瓶颈。

现有的逆变器脉宽调制方法仅是根据所需的交流输出电压值直接计算出逆变器各相输出的脉冲宽度，使得IGBT和二极管存在温度过高的风险，影响逆变器的可靠性。

基于上述情况，亟需一种能够有效降低逆变器整体温升水平的逆变器脉宽调制方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种逆变器脉宽调制方法，所述方法包括以下步骤：

S301、根据负载各相所需电压计算针对逆变器各相中开关单元的初始导通时间；

S302、采集负载相电流并计算其绝对值，将逆变器中流过绝对值最大的电流的一相作为调整相，基于通过调整调整相中开关单元和二极管的导通时间来使得调整相中的开关单元和二极管的温升均衡，分别计算所述调整相中开关单元和二极管的期望导通时间；

S303、根据调整相中开关单元的初始导通时间以及调整相中开关单元和二极管的期望导通时间计算调整量；

S304、将调整量与逆变器各相中开关单元的初始导通时间进行叠加得到各相开关单元的叠加后的导通时间；

S305、基于各相开关单元叠加后的导通时间计算各相中开关单元的调整后的导通时间；

S306、根据所述调整后的导通时间产生相应的脉冲调制信号。

根据本发明的一个实施例，根据下列公式计算所述调整相中开关单元和二极管的期望导通时间：