[发明专利]一种三相四桥臂逆变器随机脉冲位置3D-SVPWM控制系统及其方法

说明书

本发明公开了一种三相四桥臂逆变器随机脉冲位置3D‑SVPWM控制系统及其方法，属于电力电子技术领域。该控制系统利用三相正弦波发生器产生三相正弦波传输给3D‑SVPWM发生器，矢量作用时间模块根据随机数发生器产生的随机数计算工作电压矢量的作用时间，开关动作时间模块根据所得的作用时间计算三相四桥臂逆变器上下开关管的动作时间并传输给3D‑SVPWM发生器，3D‑SVPWM发生器根据接收到的三相正弦波、矢量作用时间及设定的开关周期产生PWM控制信号并通过导线传出给三相四桥臂逆变器拓扑结构的IGBT开关管。本发明公开的方法能在不增加THD的情况下，将开关频率处的高次谐波分散到一定范围内，减低了系统的电磁干扰。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种三相四桥臂逆变器随机脉冲位置3D-SVPWM控制系统及其方法。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，各种非线性负载的应用越来越普遍，通常要求UPS或逆变器具有对不平衡和非线性负载供电的能力，这时传统的三相三桥臂逆变器就显得无能为力。三相四桥臂逆变拓扑是近年来研究比较广泛的一种逆变拓扑结构，它可直接对中性电流进行控制，具有控制灵活、无需大的直流链接电容等优点。

国内外已有不少学者对于三相四桥臂逆变器的调制策略进行研究，三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)策略由于具有直流母线电压利用率高等优点而被广泛应用。然而采用该控制策略的逆变器通常工作在恒定的开关频率下，使得在开关频率整数倍处出现幅值较大的谐波，对电力系统的危害十分广泛：于系统而言，这些谐波是主要的电磁干扰源，谐波降低了系统的电磁兼容品质，严重时甚至会影响系统中其他器件和设备的正常运行；于负载而言，谐波会引起不期望的损耗，产生开关噪声。减小开关噪声辐射的最佳方式是使逆变器的开关频率达到18kHz以上，但这种方式极大地增加了逆变器的开关损耗。

本发明的方案便是针对上述问题对现有三相四桥臂逆变器进行的改进。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种三相四桥臂逆变器随机脉冲位置3D-SVPWM控制系统及其方法，以改善3D-SVPWM调制策略造成的谐波问题，将集中在开关频率整数倍处的谐波幅值均匀的分布到整个频域范围内，能够在较低的开关频率下减小谐波引起的噪声等不良效应。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明公开了一种三相四桥臂逆变器随机脉冲位置3D-SVPWM控制系统，包括三相四桥臂逆变器、随机数发生器、矢量作用时间模块、开关动作时间模块、三相正弦波发生器和3D-SVPWM发生器，其中：

所述三相正弦波发生器与所述3D-SVPWM发生器相连接，用于产生三相正弦波并由导线传输给所述3D-SVPWM发生器；

所述随机数发生器与所述矢量作用时间模块相连接，用于根据随机数生成算法生成四个随机变量并传输给所述矢量作用时间模块；

所述矢量作用时间模块分别与所述随机数发生器和开关动作时间模块相连接，用于根据接收到的随机变量计算工作电压矢量的作用时间并传输给所述开关动作时间模块；

所述开关动作时间模块分别与所述矢量作用时间模块和3D-SVPWM发生器相连接，用于根据接收到的作用时间计算三相四桥臂逆变器上下开关管的动作时间并传输给3D-SVPWM发生器；

所述3D-SVPWM发生器分别与所述三相正弦波发生器、开关动作时间模块和三相四桥臂逆变器相连接，用于根据接收到的三相正弦波、矢量作用时间及设定的开关周期产生PWM控制信号并通过导线传出给所述三相四桥臂逆变器拓扑结构的IGBT开关管。

本发明另外公开了一种三相四桥臂逆变器随机脉冲位置3D-SVPWM控制方法，包括以下步骤：

步骤1：构建三相四桥臂逆变器随机脉冲位置3D-SVPWM方法控制系统；