專利名稱：全橋無死區(qū)spwm控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及逆變電路PWM控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全橋無死區(qū)高效率SPWM控制方法。
背景技術(shù)：
脈寬調(diào)制(PWM)技木通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)。正弦脈寬調(diào)制(SPWM)就是在PWM的基礎(chǔ)上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時(shí)間占空比按正弦規(guī)率排列，這樣輸出波形經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。它已廣泛應(yīng)用于交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)、不間斷電源(U P S )、通信 電源等領(lǐng)域中。采用相同功率等級(jí)的開關(guān)管，単相全橋電壓型逆變器能夠提供負(fù)載輸入功率的范圍是單相半橋逆變器的2倍。因而，全橋電壓型逆變器更適用于大功率應(yīng)用場合。然而，許多大功率負(fù)載如多相電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等常采用多相供電，為得到n相對稱交流電源則需要n個(gè)單相全橋逆變器，各逆變器輸出電壓幅值與頻率相同，相位依次相差2 /n電角度即可。當(dāng)各逆變器采用SPWM控制技術(shù)，各相可以獨(dú)立控制，只需每相逆變器的調(diào)制信號(hào)幅值與頻率相同，相位依次相差2 /n電角度即可。因此研究全橋SPWM技木，不僅適用于單相也適用于多相運(yùn)用場合。傳統(tǒng)全橋逆變器同一橋臂上下開關(guān)管的工作方式是互補(bǔ)導(dǎo)通，為防止上下開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通與直流側(cè)發(fā)生短路，上下開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)中必須加入死區(qū)時(shí)間。死區(qū)時(shí)間的加入會(huì)引起逆變器輸出電壓的基波分量與理想的調(diào)制信號(hào)存在更大的偏差，輸出電壓基波幅值隨死區(qū)時(shí)間的增加而線性減小。同時(shí)，死區(qū)時(shí)間使逆變器輸出電壓波形増加附加諧波，使輸出電壓總諧波畸變(THD)増大，這不僅造成逆變器功率因素降低，影響效率，而且還可能引起逆變器自身以及其他設(shè)備的共振，在電機(jī)變頻調(diào)速領(lǐng)域中還會(huì)造成電機(jī)低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。另外，逆變器所用開關(guān)管功率等級(jí)越大，它的開通、關(guān)斷時(shí)間越大，則加入死區(qū)時(shí)間也越長，因此開關(guān)管采用需加入死區(qū)時(shí)間的工作方式不利于逆變器容量的進(jìn)ー步擴(kuò)大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服傳統(tǒng)帶死區(qū)的SPWM技術(shù)的不足，提供一種全橋無死區(qū)的SPWM控制方法，該方法可以使輸出電壓的THD及基波電壓幅值不受死區(qū)時(shí)間的影響；采用該控制方法的全橋電壓型逆變器適用于各類負(fù)載，如感性、容性、阻性負(fù)載；同時(shí)逆變器開關(guān)管采用本發(fā)明提出的工作模式后，在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)四個(gè)全控型開關(guān)管至多只有兩個(gè)開關(guān)管工作，使逆變器開關(guān)損耗降低，效率提高。為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是提供一種全橋無死區(qū)SPWM控制方法，是對由直流電源或電容與兩個(gè)半橋并聯(lián)構(gòu)成的全橋電壓型逆變器進(jìn)行控制，通過對這兩個(gè)半橋分別作雙極性SPWM調(diào)制，獲得同一橋臂上下開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通的各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)，所得的調(diào)制信號(hào)經(jīng)過基于優(yōu)化前后對應(yīng)每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸出平均電壓相等為原則的無死區(qū)優(yōu)化過程，并在輸出電流換向處加入ー個(gè)死區(qū)時(shí)間得到最終各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)；所述全橋電壓型逆變器中，半橋B1由全控型電力電子開關(guān)SpS2串聯(lián)而成，S1反并聯(lián)ニ極管D1, S2反并聯(lián)ニ極管D2 ;半橋B2由全控型電力電子開關(guān)S3、S4串聯(lián)而成，S3反并聯(lián)ニ極管D3，S4反并聯(lián)ニ極管D4。
本發(fā)明具體包括以下步驟(I)對由反并聯(lián)續(xù)流ニ極管的全控型開關(guān)管SpS2串聯(lián)構(gòu)成的半橋B1及由反并聯(lián)續(xù)流ニ極管的全控型開關(guān)管S3、S4串聯(lián)構(gòu)成的半橋B2分別作雙極性SPWM調(diào)制,半橋B1、半橋B2兩者的三角載波幅值、相位、頻率相同，兩者的正弦參考信號(hào)Uto與Ute幅值相同，相位互差^電角度，頻率相同，獲得同一橋臂上下開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通的各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)，其中開關(guān)管S1的調(diào)制信號(hào)為P1,開關(guān)管S3的調(diào)制信號(hào)為P3 ；(2)將上一歩得到的調(diào)制信號(hào)P1與P3作異或處理，得到表征每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)逆變器輸出電壓uAB的平均電壓絕對值大小的脈沖波形PA ； (3 )逆變器輸出電壓Uab的等效參考正弦電壓信號(hào)是Uto的2倍，根據(jù)Ua^當(dāng)前的值與輸出電流iAB的值判斷當(dāng)前逆變器的工作狀態(tài)，將Uito與0比較，當(dāng)Uito大于0則表示當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)Uab應(yīng)輸出平均電壓值為正，標(biāo)記邏輯變量UPN為1，反之當(dāng)I!-小于0則表示當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)uAB應(yīng)輸出平均電壓值為負(fù)，標(biāo)記邏輯變量UPN為0，將Iab與0比較，當(dāng)iAB大于0則表示當(dāng)前輸出電流為正，標(biāo)記邏輯變量IPN為1，反之當(dāng)Iab小于0則表示當(dāng)前輸出電流為負(fù)，標(biāo)記邏輯變量IPN為0，若UPN為1，IPN為I，則狀態(tài)變量X為11，若UPN為1，IPN為0，則狀態(tài)變量X為10，若UPN為0，IPN為I，則狀態(tài)變量X為01，若UPN為0，IPN為0，則狀態(tài)變量X為00，特別地，當(dāng)iAB等于0，UPN為1，則狀態(tài)變量X為11，當(dāng)Iab等于0，UPN為0，則狀態(tài)變量X為00 ;(4)根據(jù)狀態(tài)變量的值確定各開關(guān)管優(yōu)化后的調(diào)制信號(hào)，當(dāng)X為11時(shí)，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管も、も調(diào)制信號(hào)為低電平，選擇開關(guān)管SpS4中某一個(gè)開關(guān)管始終導(dǎo)通，另ー個(gè)開關(guān)管調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA，當(dāng)X為00吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管Si、S4調(diào)制信號(hào)為低電平，選擇開關(guān)管S2、S3中某一個(gè)開關(guān)管始終導(dǎo)通，另ー個(gè)開關(guān)管調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA，當(dāng)X為10吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S1. S4調(diào)制信號(hào)為低電平，選擇開關(guān)管S2、S3中某一個(gè)開關(guān)管工作，另ー個(gè)開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為低電平，選為工作的開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA取反后的信號(hào)，當(dāng)X為01吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S2、S3調(diào)制信號(hào)為低電平，選擇開關(guān)管S1. S4中某一個(gè)開關(guān)管工作，另ー個(gè)開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為低電平，選為工作的開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA取反后的信號(hào)；(5)將上一歩中得到的各橋臂上下開關(guān)管調(diào)制信號(hào)在輸出電流換向處加入死區(qū)時(shí)間，獲得最終各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)。本發(fā)明中，對應(yīng)每個(gè)開關(guān)時(shí)間內(nèi)輸出平均電壓相等，各橋臂每半個(gè)周期只在輸出電流換向時(shí)提供ー個(gè)死區(qū)時(shí)間，加入死區(qū)的頻率是參考電壓頻率的2倍，這與開關(guān)頻率相比所加死區(qū)的影響幾乎可以忽略不計(jì)。本發(fā)明中，逆變器在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)至多只有兩個(gè)全控型開關(guān)管工作，當(dāng)逆變器輸出電壓與電流同極性或輸出電流為零時(shí)，四個(gè)全控型開關(guān)管在開關(guān)周期內(nèi)僅有ー對管エ作，當(dāng)逆變器輸出電壓與電流不同極性時(shí)，四個(gè)全控型開關(guān)管在開關(guān)周期內(nèi)僅有ー個(gè)開關(guān)管工作，這使得逆變器的開關(guān)損耗降低，效率提高。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明提出的全橋無死區(qū)高效率SPWM控制方法，使得各橋臂每半個(gè)周期只在輸出電流換向時(shí)提供ー個(gè)死區(qū)時(shí)間，加入死區(qū)的頻率是參考正弦信號(hào)頻率的2倍，這與開關(guān)頻率相比所加死區(qū)對輸出電壓的THD及基波幅值的影響幾乎可以忽略不計(jì)；采用本發(fā)明提出的開關(guān)管工作模式后，當(dāng)逆變器輸出電壓與電流同極性或輸出電流為零時(shí)，四個(gè)全控型開關(guān)管在開關(guān)周期內(nèi)僅有ー對管工作，當(dāng)逆變器輸出電壓與電流不同極性時(shí)，四個(gè)全控型開關(guān)管在開關(guān)周期內(nèi)僅有ー個(gè)開關(guān)管工作，這使得逆變器的開關(guān)損耗降低，效率提高；采用該控制方法后的全橋電壓型逆變器適用于各類負(fù)載，如感性、容性、阻性負(fù)載。


圖I全橋逆變器主電路圖；圖2表征輸出電壓在開關(guān)周期內(nèi)平均電壓絕對值大小的脈沖波形產(chǎn)生框圖；圖3各開關(guān)管調(diào)制信號(hào)無死區(qū)優(yōu)化框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中，全橋電壓型逆變器其特征在于直流母線P與直流母線Q之間跨接電壓值為E的直流電源或電容，母線P、Q之間并聯(lián)2個(gè)半橋。半橋B1由全控型電力電子開關(guān)S1.S2串聯(lián)而成，S1反并聯(lián)ニ極管D1, S2反并聯(lián)ニ極管D2。半橋民由全控型電力電子開關(guān)も、も串聯(lián)而成，S3反并聯(lián)ニ極管D3，S4反并聯(lián)ニ極管D4。當(dāng)開關(guān)管SpS4導(dǎo)通時(shí)逆變器輸出電壓uAB電壓值為E，當(dāng)開關(guān)管S2、S3導(dǎo)通時(shí)逆變器輸出電壓uAB電壓值為-E，當(dāng)SpD3導(dǎo)通或S2、D4導(dǎo)通或D1A3導(dǎo)通或D2、S4導(dǎo)通時(shí)逆變器輸出電壓Uab電壓值為O。本發(fā)明的具體工作過程按如下步驟進(jìn)行I)對半橋B1、半橋B2分別作雙極性SPWM調(diào)制，半橋B1、半橋B2兩者的三角載波幅值、相位、頻率相同，兩者的正弦參考信號(hào)Uto與Ute幅值與頻率相同，相位互差電角度，獲得同一橋臂上下開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通的各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)，其中開關(guān)S1的調(diào)制信號(hào)為P1，開關(guān)S3的調(diào)制信號(hào)為P3。2)對上一歩中得到的各開關(guān)管調(diào)制信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化，改變同一橋臂上下管互補(bǔ)導(dǎo)通的傳統(tǒng)工作模式，優(yōu)化后的開關(guān)管調(diào)制信號(hào)能夠使得同一橋臂上下開關(guān)管在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)至多只有一個(gè)開關(guān)管工作，這樣的開關(guān)管調(diào)制信號(hào)特點(diǎn)是無需加入死區(qū)時(shí)間。優(yōu)化的核心原則是優(yōu)化前與優(yōu)化后在對應(yīng)每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)逆變器輸出電壓的平均值相等。將上一歩得到的調(diào)制信號(hào)P1與P3作異或處理，得到表征每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)Uab輸出平均電壓絕對值大小的脈沖波形PA，PA在某個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的占空比為D，則當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)uAB輸出平均電壓的絕對值為母線電壓E與D的乘積。3)Uab的等效參考正弦電壓信號(hào)uABr的幅值是半橋B1參考正弦信號(hào)的2倍，兩者的相位與頻率相同。根據(jù)當(dāng)前uAto的值與輸出電流Iab的值判斷當(dāng)前逆變器的工作狀態(tài)。將Uffir與0比較，當(dāng)UAto大于0則表示當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)Uab應(yīng)輸出平均電壓值為正，標(biāo)記邏輯變量UPN為1，反之當(dāng)uAte小于0則表示當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)uAB應(yīng)輸出平均電壓值為負(fù)，標(biāo)記邏輯變量UPN為O。iAB與0比較，當(dāng)Iab大于0則標(biāo)記邏輯變量IPN為1，反之當(dāng)iAB小于0則標(biāo)記邏輯變量IPN為O。若UPN為1，IPN為1，則狀態(tài)變量X為11 ;若UPN為1，IPN為0，則狀態(tài)變量X為10 ;若UPN為0，IPN為I，則狀態(tài)變量X為01 ;若UPN為0，IPN為0，則狀態(tài)變量X為00，特別地，當(dāng)Iab等于0，UPN為I，則狀態(tài)變量X為11，當(dāng)iAB等于0，UPN為0，則狀態(tài)變量X為00。

4)根據(jù)狀態(tài)變量的值確定各開關(guān)管優(yōu)化后的調(diào)制信號(hào)。當(dāng)X為11時(shí)，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S2、S3調(diào)制信號(hào)為低電平；選擇開關(guān)管S1. S4中某一個(gè)開關(guān)管始終導(dǎo)通，另ー個(gè)開關(guān)管調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA，若選擇S1始終導(dǎo)通吋，PA為高電平時(shí)uAB輸出正電平E，PA為低電平時(shí)uAB輸出零電平，電流可以由開關(guān)管S1和與ニ極管D3續(xù)流。若選擇S4始終導(dǎo)通吋，PA為高電平時(shí)uAB輸出正電平E，PA為低電平時(shí)uAB輸出零電平，電流可以由開關(guān)管S4和與ニ極管D2續(xù)流。當(dāng)X為00吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S1. S4調(diào)制信號(hào)為低電平；選擇開關(guān)管S2、S3中某一個(gè)開關(guān)管始終導(dǎo)通，另ー個(gè)開關(guān)管調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA，若選擇S2始終導(dǎo)通吋，PA為高電平時(shí)uAB輸出負(fù)電平-E，PA為低電平時(shí)uAB輸出零電平，電流可以由開關(guān)管S2和與ニ極管D4續(xù)流。若選擇S3始終導(dǎo)通吋，PA為高電平時(shí)Uab輸出負(fù)電平_E，PA為低電平時(shí)uAB輸出零電平，電流可以由開關(guān)管S3和與ニ極管D1續(xù)流。當(dāng)X為10吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S1. S4調(diào)制信號(hào)為低電平；選擇開關(guān)管S2、S3中某一個(gè)開關(guān)管工作，另ー個(gè)開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為低電平，選為工作的開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA取反后的信號(hào)，若選擇S2工作，PA的取反信號(hào)為高電平時(shí)電流由S2與D4續(xù)流，Uab輸出零電平，PA的取反信號(hào)為低電平時(shí)電流由ニ極管D1和ニ極管D4續(xù)流，uAB輸出正電平E，若選擇S3工作，PA的取反信號(hào)為高電平時(shí)電流由S3與D1續(xù)流，Uab輸出零電平，PA的取反信號(hào)為低電平時(shí)電流由ニ極管D1和ニ極管D4續(xù)流，uAB輸出正電平E。當(dāng)X為01吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S2、S3調(diào)制信號(hào)為低電平；選擇開關(guān)管S1. S4中某一個(gè)開關(guān)管工作，另ー個(gè)開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為低電平，選為工作的開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA取反后的信號(hào)，若選擇S1工作，PA的取反信號(hào)為高電平時(shí)電流由S1與D3續(xù)流，Uab輸出零電平，PA的取反信號(hào)為低電平時(shí)電流由ニ極管D2和ニ極管D3續(xù)流，Uab輸出負(fù)電平-E，若選擇S4工作，PA的取反信號(hào)為高電平時(shí)電流由S4與D2續(xù)流，Uab輸出零電平，PA的取反信號(hào)為低電平時(shí)電流由ニ極管D2和ニ極管D3續(xù)流，uAB輸出負(fù)電平-E。5)將上一歩中得到的各橋臂上下開關(guān)管調(diào)制信號(hào)在輸出電流換向處加入死區(qū)時(shí)間，獲得最終各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)ー步說明本發(fā)明。圖I所示為全橋逆變器主電路圖，直流母線P與直流母線Q之間跨接ー電壓值為E的直流電源或電容，圖中采用了直流電源，母線P、Q間并聯(lián)2個(gè)半橋。半橋B1由全控型電カ電子開關(guān)S1. S2串聯(lián)而成，S1反并聯(lián)ニ極管D1, S2反并聯(lián)ニ極管D2。半橋民由全控型電力電子開關(guān)S3、S4串聯(lián)而成，S3反并聯(lián)ニ極管D3，S4反并聯(lián)ニ極管D4。圖2所示為表征輸出電壓在開關(guān)周期內(nèi)平均電壓絕對值大小的脈沖波形產(chǎn)生框圖，對半橋B1、半橋B2分別作雙極性SPWM調(diào)制，半橋B1、半橋B2兩者的三角載波幅值、相位、頻率相同，兩者的正弦參考信號(hào)Uto與Ute幅值與頻率相同，相位互差電角度，獲得同一橋臂上下開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通的各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)，其中開關(guān)管S1的調(diào)制信號(hào)為P1，開關(guān)管S3的調(diào)制信號(hào)為P3。將調(diào)制信號(hào)P1與P3作異或處理，得到表征逆變器輸出電壓uAB在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)平均電壓絕對值大小的脈沖波形PA。
圖3所示為各開關(guān)管調(diào)制信號(hào)無死區(qū)優(yōu)化框圖，根據(jù)當(dāng)前等效參考正弦電壓信號(hào)Uffir的值與輸出電流Iab的值判斷當(dāng)前逆變器的工作狀態(tài)。將Uito與0比較，當(dāng)uAto大于0則表示當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)uAB應(yīng)輸出平均電壓值為正，標(biāo)記邏輯變量UPN為I，反之當(dāng)uAto小于0則表示當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)Uab應(yīng)輸出平均電壓值為負(fù)，標(biāo)記邏輯變量UPN為O。iAB與0比較，當(dāng)U大于0則標(biāo)記邏輯變量IPN為1，反之當(dāng)iAB小于0則標(biāo)記邏輯變量IPN為O。若UPN為1，IPN為1，則狀態(tài)變量X為11 ;若UPN為1，IPN為0，則狀態(tài)變量X為10;若UPN為0，IPN為1，則狀態(tài)變量X為01 ;若UPN為0，IPN為0，則狀態(tài)變量X為00，特別地，當(dāng)iAB等于0，UPN為1，則狀態(tài)變量X為11，當(dāng)Iab等于0，UPN為0，則狀態(tài)變量X為00。當(dāng)X為11吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S2調(diào)制信號(hào)pwm_s2為低電平，開關(guān)管S3調(diào)制信號(hào)pwm_s3為低電平；選擇開關(guān)管Si、S4中某一個(gè)開關(guān)管始終導(dǎo)通，另ー個(gè)開關(guān)管調(diào)制信號(hào)為PA，圖中選擇S4始終導(dǎo)通，開關(guān)管S4調(diào)制信號(hào)pwm_s4為高電平，開關(guān)管S1調(diào)制信號(hào)PWlLS1為PA。當(dāng)X為00吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S1調(diào)制信號(hào)PWILS1為低電平，開關(guān)管S4調(diào)制信號(hào)pwm_s4為低電平；選擇開關(guān)管s2、S3中某一個(gè)開關(guān)管始終導(dǎo)通，另ー個(gè)開關(guān)管調(diào)制信號(hào)為PA，圖中選擇S3始終導(dǎo)通，開關(guān)管S3調(diào)制信號(hào)pwm_s3為高電平，開關(guān)管S2調(diào)制信號(hào)PWM_S2為PA。當(dāng)X為10吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S1調(diào)制信號(hào)PWILS1為低電平，開關(guān)管S4調(diào)制信號(hào)pwm_s4為低電平；選擇開關(guān)管s2、S3中某一個(gè)開關(guān)管工作，另ー個(gè)開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為低電平，選為 工作的開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為PA取反后的信號(hào)，圖中選擇S2工作，開關(guān)管S2調(diào)制信號(hào)PWM_S2為PA取反后的信號(hào)，開關(guān)管S3調(diào)制信號(hào)PWM_S3為低電平。當(dāng)X為01吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S2調(diào)制信號(hào)pwm_s2為低電平，開關(guān)管S3調(diào)制信號(hào)pwm_s3為低電平；選擇開關(guān)管Si、S4中某一個(gè)開關(guān)管工作，另ー個(gè)開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為低電平，選為工作的開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為PA取反后的信號(hào)，圖中選擇S1工作，開關(guān)管S1調(diào)制信號(hào)PWlLS1為PA取反后的信號(hào)，開關(guān)管S4調(diào)制信號(hào)pwm_s4為低電平。圖中得到的各橋臂上下開關(guān)管調(diào)制信號(hào)在輸出電流換向處加入死區(qū)時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種全橋無死區(qū)SPWM控制方法，其特征在于，是對由直流電源或電容與兩個(gè)半橋并聯(lián)構(gòu)成的全橋電壓型逆變器進(jìn)行控制，通過對這兩個(gè)半橋分別作雙極性SPWM調(diào)制，獲得同ー橋臂上下開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通的各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)，所得的調(diào)制信號(hào)經(jīng)過基于優(yōu)化前后對應(yīng)每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸出平均電壓相等為原則的無死區(qū)優(yōu)化過程，并在輸出電流換向處加入一個(gè)死區(qū)時(shí)間得到最終各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)；所述全橋電壓型逆變器中，半橋B1由全控型電カ電子開關(guān)SpS2串聯(lián)而成，S1反并聯(lián)ニ極管D1, S2反并聯(lián)ニ極管D2 ;半橋B2由全控型電力電子開關(guān)S3、S4串聯(lián)而成，S3反并聯(lián)ニ極管D3，S4反并聯(lián)ニ極管D4。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)對由反并聯(lián)續(xù)流ニ極管的全控型開關(guān)管SpS2串聯(lián)構(gòu)成的半橋B1及由反并聯(lián)續(xù)流ニ極管的全控型開關(guān)管s3、S4串聯(lián)構(gòu)成的半橋B2分別作雙極性SPWM調(diào)制,半橋B1、半橋B2兩者的三角載波幅值、相位、頻率相同，兩者的正弦參考信號(hào)Uto與Ufc幅值相同，相位互差 η電角度，頻率相同，獲得同一橋臂上下開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通的各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)，其中開關(guān)管S1的調(diào)制信號(hào)為P1,開關(guān)管S3的調(diào)制信號(hào)為P3 ； (2)將上一歩得到的調(diào)制信號(hào)P1與P3作異或處理，得到表征每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)逆變器輸出電壓uAB的平均電壓絕對值大小的脈沖波形PA ； (3)逆變器輸出電壓Uab的等效參考正弦電壓信號(hào)UAte是Uto的2倍，根據(jù)U-當(dāng)前的值與輸出電流iAB的值判斷當(dāng)前逆變器的工作狀態(tài)，將uAfc與O比較，當(dāng)uAto大于O則表示當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)Uab應(yīng)輸出平均電壓值為正，標(biāo)記邏輯變量UPN為1，反之當(dāng)uAto小于O則表示當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)Uab應(yīng)輸出平均電壓值為負(fù)，標(biāo)記邏輯變量UPN為O，將U與O比較，當(dāng)Iab大于O則表示當(dāng)前輸出電流為正，標(biāo)記邏輯變量IPN為I,反之當(dāng)U小于O則表示當(dāng)前輸出電流為負(fù)，標(biāo)記邏輯變量IPN為O，若UPN為I，IPN為I，則狀態(tài)變量X為11，若UPN為1，IPN為O，則狀態(tài)變量X為10，若UPN為O，IPN為1，則狀態(tài)變量X為01，若UPN為0，IPN為0，則狀態(tài)變量X為00，特別地，當(dāng)Iab等于0，UPN為1，則狀態(tài)變量X為11，當(dāng)iAB等于0，UPN為0，則狀態(tài)變量X為00 ； (4)根據(jù)狀態(tài)變量的值確定各開關(guān)管優(yōu)化后的調(diào)制信號(hào)，當(dāng)X為11吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S2、S3調(diào)制信號(hào)為低電平，選擇開關(guān)管S1. S4中某一個(gè)開關(guān)管始終導(dǎo)通，另ー個(gè)開關(guān)管調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA，當(dāng)X為00吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S1. S4調(diào)制信號(hào)為低電平，選擇開關(guān)管S2、S3中某一個(gè)開關(guān)管始終導(dǎo)通，另ー個(gè)開關(guān)管調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA，當(dāng)X為10吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S1. S4調(diào)制信號(hào)為低電平，選擇開關(guān)管S2、S3中某一個(gè)開關(guān)管工作，另ー個(gè)開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為低電平，選為工作的開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA取反后的信號(hào)，當(dāng)X為01吋，當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)開關(guān)管S2、S3調(diào)制信號(hào)為低電平，選擇開關(guān)管S1. S4中某一個(gè)開關(guān)管工作，另ー個(gè)開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為低電平，選為工作的開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)為步驟2中得到的PA取反后的信號(hào)； (5)將上一歩中得到的各橋臂上下開關(guān)管調(diào)制信號(hào)在輸出電流換向處加入死區(qū)時(shí)間，獲得最終各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，對應(yīng)每個(gè)開關(guān)時(shí)間內(nèi)輸出平均電壓相等，各橋臂每半個(gè)周期只在輸出電流換向時(shí)提供ー個(gè)死區(qū)時(shí)間，加入死區(qū)的頻率是參考電壓頻率的2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，逆變器在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)至多只有兩個(gè)全控型開關(guān)管工作，當(dāng)逆變器輸出電壓與電流同極性或輸出電流為零吋，四個(gè)全控型開關(guān)管在開關(guān)周期內(nèi)僅有ー對管工作，當(dāng)逆變器輸 出電壓與電流不同極性時(shí)，四個(gè)全控型開關(guān)管在開關(guān)周期內(nèi)僅有ー個(gè)開關(guān)管工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及逆變電路PWM控制技術(shù)，旨在提供一種全橋無死區(qū)SPWM控制方法。該方法是對由直流電源或電容與兩個(gè)半橋并聯(lián)構(gòu)成的全橋電壓型逆變器進(jìn)行控制，通過對這兩個(gè)半橋分別作雙極性SPWM調(diào)制，獲得同一橋臂上下開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通的各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)，所得的調(diào)制信號(hào)經(jīng)過基于優(yōu)化前后對應(yīng)每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)輸出平均電壓相等為原則的無死區(qū)優(yōu)化過程，并在輸出電流換向處加入一個(gè)死區(qū)時(shí)間得到最終各開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)。本發(fā)明使得各橋臂每半個(gè)周期只在輸出電流換向時(shí)提供一個(gè)死區(qū)時(shí)間，加入死區(qū)的頻率是參考正弦信號(hào)頻率的2倍。逆變器的開關(guān)損耗降低，效率提高；采用該控制方法后的全橋電壓型逆變器適用于各類負(fù)載，如感性、容性、阻性負(fù)載。
文檔編號(hào)H02M7/5395GK102651622SQ20121014242
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者宋春偉, 朱明磊, 趙榮祥 申請人:浙江大學(xué)