專利名稱：三相中性點(diǎn)鉗位式pwm 逆變器電壓檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器輸出電壓的裝置，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前通過(guò)變換頻率來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行速度方法通常需要變頻器輸出電壓參考轉(zhuǎn)矩、磁通和頻率等變量使電機(jī)控制達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，這些參數(shù)可以通過(guò)變頻器輸出的I個(gè)PWM載波周期內(nèi)的平均相電壓分析得出，因此就需要一種精確測(cè)量變頻器平均相電壓的裝置和方法使電機(jī)控制達(dá)到最佳性能。
通常利用開關(guān)器件開通時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間的中點(diǎn)來(lái)作為平均電壓的計(jì)算點(diǎn)，如果實(shí)際的相電壓在上升階段和下降階段線性變換，這種方法可以正確的計(jì)算平均電壓，如圖I所示，然而在實(shí)際情況中實(shí)際電壓在開關(guān)位置由于死區(qū)時(shí)間的影響并不總是線性變化的，如圖2所示，如果直接用直流電壓的一半與瞬時(shí)電壓比較，會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，尤其是當(dāng)相電流接近零時(shí)，實(shí)際電壓的變化十分劇烈，如果采用上述方式將產(chǎn)生更大的誤差，當(dāng)開關(guān)頻率升高時(shí)，情況加劇惡化，因此比較瞬時(shí)相電壓和直流側(cè)電壓的方式是不可靠的。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)使用模擬的積分器和AD轉(zhuǎn)換器來(lái)解決，但是這個(gè)方法需要更高的成本，而且模擬組件還可能引入新的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于檢測(cè)三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器輸出電壓的裝置來(lái)克服已有技術(shù)的平均電壓檢測(cè)方法帶來(lái)的弊端，不使用昂貴的組件，通過(guò)瞬時(shí)的相電壓可靠、高效的測(cè)量一個(gè)PWM載波周期內(nèi)的平均相電壓。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器電壓檢測(cè)裝置，具備電阻分壓量測(cè)裝置和相輸出電壓端脈寬測(cè)量裝置；該三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器的電阻分壓量測(cè)裝置，包括連接在所述的正母線電壓端和中性線電壓端之間的第一、第二和第三分壓電阻，連接在所述的負(fù)母線電壓端和中性線電壓端之間的第四、第五和第六分壓電阻，分為三相連接在所述的相輸出電壓端和所述的中性線電壓端之間的第七和第八分壓電阻；該三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器的相輸出電壓端脈寬測(cè)量裝置，具備連接在所述的第一與所述的第二和所述的第七和所述的第八分壓電阻之間的第一比較放大器，連接在所述的第二與所述的第三和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間的第二比較放大器，連接在所述的第五與所述的第六和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間的第三比較放大器，連接在所述的第四與所述的第五分壓電阻和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間的第四比較放大器；所述的第一比較放大器參考輸入端連接在所述的第一和第二分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；所述的第二比較放大器參考輸入端連接在所述的第二和第三分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；所述的第三比較放大器參考輸入端連接在所述的第五和第六分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；所述的第四比較放大器參考輸入端連接在所述的第四個(gè)和第五分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；第一計(jì)算值求取裝置，為在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第一比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度；第二計(jì)算值求取裝置，為在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第二比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度；第三計(jì)算值求取裝置，為在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第三比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度；第四計(jì)算值求取裝置，為在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第四比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度；
輸出相電壓平均值計(jì)算裝置，為在一個(gè)PWM周期內(nèi)利用所述第一至第四計(jì)算值求取裝
置的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算輸出相電壓平均值。本發(fā)明還提供了一種檢測(cè)三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器電壓的方法，包括利用分壓電阻量測(cè)正母線、負(fù)母線和三相輸出端對(duì)中性線電壓的方法和通過(guò)比較放大器測(cè)量相輸出電壓端脈寬的方法；所述利用分壓電阻量測(cè)正母線、負(fù)母線和三相輸出端對(duì)中性點(diǎn)電壓的方法，包括通過(guò)連接在所述的正母線電壓端和中性線電壓端之間的第一、第二和第三分壓電阻，量測(cè)正母線電壓端和中性線電壓端之間的電壓；通過(guò)連接在所述的負(fù)母線電壓端和中性線電壓端之間的第四、第五和第六分壓電阻，量測(cè)負(fù)母線電壓端和中性線電壓端之間的電壓；分為三相連接在所述的相輸出電壓端和所述的中性線電壓端之間的第七和第八分壓電阻，量測(cè)相輸出端和中性線之間的電壓；所述通過(guò)比較放大器測(cè)量相輸出電壓端脈寬的方法，包括將第一比較放大器連接在所述的第一與所述的第二和所述的第七和所述的第八分壓電阻之間，將第二比較放大器連接在所述的第二與所述的第三和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間，將第三比較放大器連接在所述的第五與所述的第六和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間，將第四比較放大器連接在所述的第四與所述的第五分壓電阻和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間；將所述的第一比較放大器參考輸入端連接在所述的第一和第二分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；將所述的第二比較放大器參考輸入端連接在所述的第二和第三分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；將所述的第三比較放大器參考輸入端連接在所述的第五和第六分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；將所述的第四比較放大器參考輸入端連接在所述的第四個(gè)和第五分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第一比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度，作為第一計(jì)算值；在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第二比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度，作為第二計(jì)算值；在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第三比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度，作為第三計(jì)算值；在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第四比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度，作為第四計(jì)算值；
在一個(gè)PWM周期內(nèi)利用所述第一至第四計(jì)算值，計(jì)算輸出相電壓平均值。通過(guò)這樣做，可以在任何情況和操作條件下精確、可靠的測(cè)量一個(gè)PWM載波周期內(nèi)的平均相電壓。


圖I是理想狀態(tài)下，三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器輸出的平均電壓波形。圖2是實(shí)際狀況下，三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器輸出的平均電壓波形。圖3是實(shí)現(xiàn)電壓測(cè)量裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。圖4是表示三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器電壓檢測(cè)裝置的主電路結(jié)構(gòu)的電路圖。圖5是U相經(jīng)過(guò)數(shù)位轉(zhuǎn)化電路輸出的信號(hào)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖3是一個(gè)實(shí)現(xiàn)本裝置的一個(gè)實(shí)施例，包括數(shù)位轉(zhuǎn)換電路和電壓量測(cè)電路，其中數(shù)位轉(zhuǎn)化電路的輸入是圖4所示的12個(gè)比較放大器輸出的電壓值M1U-M4U，M1V-M4V和M1W-M4W，數(shù)位轉(zhuǎn)化電路將12個(gè)電壓值轉(zhuǎn)化變換成S1U-S4U，S1V-S4V和S1W-S4W 12個(gè)0，I信號(hào)，如圖5所示，然后將這12個(gè)信號(hào)輸入給電壓量測(cè)電路，其中U相在一個(gè)載波周期內(nèi)按照下式計(jì)算輸出的平均相電壓
權(quán)利要求
1.一種三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器電壓檢測(cè)裝置，其特征在于，具備電阻分壓量測(cè)裝置和相輸出電壓端脈寬測(cè)量裝置；該三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器的電阻分壓量測(cè)裝置，包括連接在所述的正母線電壓端和中性線電壓端之間的第一、第二和第三分壓電阻，連接在所述的負(fù)母線電壓端和中性線電壓端之間的第四、第五和第六分壓電阻，分為三相連接在所述的相輸出電壓端和所述的中性線電壓端之間的第七和第八分壓電阻； 該三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器的相輸出電壓端脈寬測(cè)量裝置，具備 連接在所述的第一與所述的第二和所述的第七和所述的第八分壓電阻之間的第一比較放大器，連接在所述的第二與所述的第三和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間的第二比較放大器，連接在所述的第五與所述的第六和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間 的第三比較放大器，連接在所述的第四與所述的第五分壓電阻和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間的第四比較放大器；所述的第一比較放大器參考輸入端連接在所述的第一和第二分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；所述的第二比較放大器參考輸入端連接在所述的第二和第三分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；所述的第三比較放大器參考輸入端連接在所述的第五和第六分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；所述的第四比較放大器參考輸入端連接在所述的第四個(gè)和第五分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；第一計(jì)算值求取裝置，為在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第一比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度； 第二計(jì)算值求取裝置，為在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第二比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度； 第三計(jì)算值求取裝置，為在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第三比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度； 第四計(jì)算值求取裝置，為在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第四比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度； 輸出相電壓平均值計(jì)算裝置，為在一個(gè)PWM周期內(nèi)利用所述第一至第四計(jì)算值求取裝置的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算輸出相電壓平均值。
2.一種檢測(cè)三相中性點(diǎn)鉗位式PWM逆變器電壓的方法，包括利用分壓電阻量測(cè)正母線、負(fù)母線和三相輸出端對(duì)中性線電壓的方法和通過(guò)比較放大器測(cè)量相輸出電壓端脈寬的方法； 所述利用分壓電阻量測(cè)正母線、負(fù)母線和三相輸出端對(duì)中性點(diǎn)電壓的方法，包括 通過(guò)連接在所述的正母線電壓端和中性線電壓端之間的第一、第二和第三分壓電阻，量測(cè)正母線電壓端和中性線電壓端之間的電壓； 通過(guò)連接在所述的負(fù)母線電壓端和中性線電壓端之間的第四、第五和第六分壓電阻，量測(cè)負(fù)母線電壓端和中性線電壓端之間的電壓； 分為三相連接在所述的相輸出電壓端和所述的中性線電壓端之間的第七和第八分壓電阻，量測(cè)相輸出端和中性線之間的電壓； 所述通過(guò)比較放大器測(cè)量相輸出電壓端脈寬的方法，包括將第一比較放大器連接在所述的第一與所述的第二和所述的第七和所述的第八分壓電阻之間，將第二比較放大器連接在所述的第二與所述的第三和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間，將第三比較放大器連接在所述的第五與所述的第六和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間，將第四比較放大器連接在所述的第四與所述的第五分壓電阻和所述的第七與所述的第八分壓電阻之間； 將所述的第一比較放大器參考輸入端連接在所述的第一和第二分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；將所述的第二比較放大器參考輸入端連接在所述的第二和第三分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；將所述的第三比較放大器參考輸入端連接在所述的第五和第六分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上；將所述的第四比較放大器參考輸入端連接在所述的第四個(gè)和第五分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上，比較輸入端連接在所述的第七和第八分壓電阻交接的節(jié)點(diǎn)上； 在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第一比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度，作為第一計(jì)算值； 在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第二比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度，作為第二計(jì)算值； 在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第三比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度，作為第三計(jì)算值； 在一個(gè)PWM周期內(nèi)求取所述第四比較放大器輸出高低電平的脈寬寬度，作為第四計(jì)算值； 在一個(gè)PWM周期內(nèi)利用所述第一至第四計(jì)算值，計(jì)算輸出相電壓平均值。
全文摘要
一種三相中性點(diǎn)鉗位式PWM 逆變器電壓檢測(cè)裝置，具備電阻分壓量測(cè)裝置和相輸出電壓端脈寬測(cè)量裝置；該電阻分壓量測(cè)裝置包括8個(gè)分壓電阻，該相輸出電壓端脈寬測(cè)量裝置包括連接在電阻分壓量測(cè)裝置的8個(gè)分壓電阻的4個(gè)比較放大器；4個(gè)計(jì)算值求取裝置分別用來(lái)求取在一個(gè)PWM周期內(nèi)4個(gè)比較放大器輸出的高低電平的脈寬寬度，根據(jù)一個(gè)PWM周期內(nèi)四個(gè)計(jì)算值求取裝置的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算輸出相電壓平均值，通過(guò)這樣做，可以在任何情況和操作條件下精確、可靠的測(cè)量輸出的平均相電壓。
文檔編號(hào)G01R19/25GK102735916SQ20121023365
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月8日
發(fā)明者張翔 申請(qǐng)人:張翔