[发明专利]一种新型三相全桥逆变器调制技术

说明书

本发明公开一种新型三相全桥逆变器调制技术，包括三相全桥逆变器、正弦脉宽调制技术、空间矢量调制算法，其特征在于该策略利用空间矢量调制算法和正弦脉宽调制算法的相似性，使用平均模型法和频闪映射图法，分别建立了两种调制算法下三相全桥电路的连续和离散时间模型，以对系统在快、慢两种时间尺度下的分岔现象展开研究。与SPWM相比，当逆变器采用SVPWM调制时，虽然直流侧电压利用率可提高15.47%，并能获得较好的谐波抑制效果。与传统SVPWM算法相比，响应速度更快，具有更高的系统效率提高了系统运行速度稳定性。

技术领域

本发明属于分岔调制领域，尤其涉及一种采用正弦脉宽调制和空间矢量调制的新型三相全桥逆变器调制技术。

背景技术

三相全桥逆变器是一种常见的电力电子变换器形式，其在分布式电源并网、有源电能质量治理及电机驱动等领域得到广泛应用。同时，随着数字控制技术的不断发展，特别是在高性能数字信号处理器(digitalsignalprocessor，DSP)出现后，数字控制系统有逐步取代传统模拟控制系统的趋势。数字控制下的电力电子逆变器除本身的开关过程非线性外，还受到数字控制系统的影响，控制过程趋于离散化，从而使三相全桥逆变器呈现更为复杂的非线性动态特性。特别是在逆变器的调试阶段，经常会遇到次谐波干扰、准周期振荡和非单周期运行等分岔现象。

近年来，借鉴在直流斩波电路非线性特性方面的研究成果，国内外学者对逆变电路的分岔和混沌现象已展开了较为广泛的研究，并形成了一套较为有效的研究方法。有学者分别使用平均模型法和菲利波夫理论研究了单相全桥逆变电路的Hopf分岔和倍频分岔现象，解析了单相全桥逆变器在快、慢时间尺度上的不稳定特性。从分析过程可见，虽然传统的平均模型可以在慢时间尺度上对系统稳定特性进行分析，但其无法预测快时间尺度上的不稳定特性。还有学者参考庞加莱截面的方法，使用频闪模型(stroboscopicsampling)建立电力电子变换器离散时间模型，用以分析系统在平衡点(fixedpoint)附近的稳定性。

目前，对于逆变器建模与非线性动力学行为的研究，大多围绕单相逆变器展开。作为电力电子器件应用的一种重要形式，三相全桥逆变器在以往的分岔研究中仍较少涉及，鲜见有文献将分岔与混沌理论应用该型装置建模与分析中。但探索三相全桥逆变器的混沌机理，以提高该型装置运行稳定性，具有重要的理论和实践意义。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种新型三相全桥逆变器调制技术，该策略利用空间矢量调制算法和正弦脉宽调制算法的相似性，使用平均模型法和频闪映射图法，分别建立了两种调制算法下三相全桥电路的连续和离散时间模型，以对系统在快、慢两种时间尺度下的分岔现象展开研究。

本发明采用的技术方案是，一种新型三相全桥逆变器调制技术，包括三相全桥逆变器、正弦脉宽调制技术、空间矢量调制算法。

所述的三相全桥逆变器，由直流侧电压源，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)及其反向并联二极管构成的等效开关，滤波电感L和滤波电容C构成的LC滤波支路，等效负载电阻R等部分组成。

所述的正弦脉宽调制技术，在三相逆变器中得到了广泛使用，且对于三相桥式电路常采用双极型控制方式，三相脉冲宽度调制控制通常公用一个三角载波，三相调制信号依次相差120°相角。

所述的空间矢量调制算法，将逆变器3组开关所对应的8种组合方式按照作用效果的不同，在直角坐标系内划分矢量空间。并在每个作用扇区内，通过构成扇区的零矢量和实矢量的组合，从而在每个开关周期内来模拟参考矢量的作用效果。

本发明的有益效果是，该新型三相全桥逆变器调制技术，与SPWM相比，当逆变器采用SVPWM调制时，虽然直流侧电压利用率可提高15.47%，并能获得较好的谐波抑制效果。与传统SVPWM算法相比，响应速度更快，具有更高的系统效率提高了系统运行速度稳定性。

附图说明