Vvvf逆變器spwm調(diào)制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的VVVF逆變器SPWM調(diào)制方法，調(diào)制波輸出頻率按Fout＝Fout±△Fm變化，直到Fout＝Fref,如果Fout不大于最小同步調(diào)制頻率值Fmin，載波頻率Fsw為異步調(diào)制頻率Fsw1；否則載波Fsw等于載波同步調(diào)制頻率Fsw2＝3*K*Fout(K＝INT(INT(Fsw1/Fout/3)/2)*2+1，INT為取整運(yùn)算符)。如果載波與調(diào)制波不同步，則載波頻率按Fsw＝Fsw2+△Fc變化，直至載波與調(diào)制波同步，再重置Fsw為Fsw2,然后每當(dāng)調(diào)制波A相相角為零時(shí)置三角載波相角為零。從而使輸出三相線(xiàn)電壓波形對(duì)稱(chēng)穩(wěn)定，避免了電機(jī)電流和轉(zhuǎn)矩的突變，不會(huì)產(chǎn)生較大的脈動(dòng)和噪聲，有利于電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】VVVF逆變器SPWM調(diào)制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種VVVF逆變器SPWM調(diào)制方法，屬于電氣控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]通用型VVVF (Variable Voltage Variable Frequency)逆變器，通過(guò)同時(shí)改變頻率和電壓，達(dá)到磁通恒定(電壓/頻率恒定)和控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，是不依賴(lài)電機(jī)參數(shù)的開(kāi)環(huán)控制模式，具有控制簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，在工業(yè)應(yīng)用中使用非常廣泛。通用型VVVF逆變器的載波一般為三角波，通常采用SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulat1n)調(diào)制方式，使脈沖寬度時(shí)間占空比按正弦規(guī)律排列，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波就可以得到正弦波輸出，這種希望輸出的正弦波形即為調(diào)制波。載波頻率和調(diào)制波頻率之比為載波比N。根據(jù)載波與調(diào)制波是否同步以及載波比N的不同，SPWM調(diào)制方式分為異步調(diào)制和同步調(diào)制。
[0003]在變頻調(diào)速范圍寬的情況下采用異步調(diào)制輸出，由于載波信號(hào)頻率保持不變，載波比不能保持3的奇數(shù)整數(shù)倍，SPWM脈沖的對(duì)稱(chēng)性不可能得到保證，也就無(wú)法保證逆變器輸出波形對(duì)稱(chēng)。在高速區(qū)間載波比將大幅減小，異步調(diào)制所固有的輸出波形的不對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)將變得嚴(yán)重，因而對(duì)諧波分布及負(fù)載運(yùn)行產(chǎn)生不利影響；如果提高載波頻率，可使調(diào)制波頻率較高時(shí)仍能保持較大的載波比，從而改善輸出波形的對(duì)稱(chēng)性，但較高的開(kāi)關(guān)頻率一方面會(huì)使死區(qū)效應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致定子電流畸變和波動(dòng)，從而引起電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)；另一方面，功率損耗增大，功率模塊發(fā)熱增加，影響逆變器的可靠性。而采用同步調(diào)制輸出，在逆變電路輸出頻率低時(shí)，由于載波頻率很低，會(huì)有較大的噪聲，嚴(yán)重影響輸出波形的質(zhì)量。
[0004]為了減少諧波的輸出，使逆變器輸出電壓電流波形更接近于正弦，現(xiàn)有技術(shù)一般采用分段同步調(diào)制模式，在調(diào)制波低頻區(qū)采用異步調(diào)制方式，低速時(shí)的異步調(diào)制保證了較高的載波頻率，降低了輸出噪聲，提高了輸出波形的質(zhì)量；在調(diào)制波高頻區(qū)，在不同頻段使用不同載波比的同步調(diào)制，分段同步模式可保證載波比為3的奇數(shù)倍，使輸出線(xiàn)電壓波形對(duì)稱(chēng)，并充分利用了開(kāi)關(guān)元器件的開(kāi)關(guān)頻率。但是這種分段同步控制不僅較為復(fù)雜，而且在由異步調(diào)制變?yōu)橥秸{(diào)制或不同載波比切換時(shí)，對(duì)于通用型VVVF逆變器，由于采用開(kāi)環(huán)控制，載波頻率的階躍變化會(huì)導(dǎo)致SPWM的電壓和相位發(fā)生突變，引起電流和轉(zhuǎn)矩突變，影響電機(jī)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)波形振蕩，產(chǎn)生較大的脈動(dòng)和較強(qiáng)的噪聲。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種VVVF逆變器SPWM調(diào)制方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種VVVF逆變器SPWM調(diào)制方法，調(diào)制波采為正弦波形，載波為三角波形，其特征在于采取下列步驟:
[0007]A.設(shè)定調(diào)制波的頻率變化增量Λ Fm及最小同步調(diào)制頻率Fmin，設(shè)定載波的異步調(diào)制頻率Fswl及同步調(diào)制頻率變化增量Λ Fc ；
[0008]B.逆變器上電，使載波頻率Fsw = Fswl ；
[0009]C.檢測(cè)有無(wú)新的調(diào)制波給定頻率Fref:無(wú)則原位循環(huán)；有則進(jìn)入下一步驟；
[0010]D.逆變器輸出頻率按Fout = Fout 土 Λ Fm變化，直到Fout = Fref ；
[0011]E.檢測(cè)調(diào)制波輸出頻率Fout，如果Fout不大于最小同步調(diào)制頻率Fmin，則返回步驟C ;否則使載波頻率Fsw等于載波同步調(diào)制頻率Fsw2 = 3*K*Fout,式中:K =INT(INT(Fswl/Fout/3)/2)*2+l，其中 INT 為取整運(yùn)算符；
[0012]F.檢測(cè)載波頻率與調(diào)制波是否同步:是則進(jìn)入步驟Η ;否則使載波頻率按Fsw =Fsw2+ Δ Fc變化，直至載波與調(diào)制波同步；
[0013]G.將載波頻率Fsw重置為Fsw2 ；
[0014]Η.檢測(cè)有無(wú)新的調(diào)制波給定頻率Fref輸入信號(hào):無(wú)，則進(jìn)入步驟F ;有，進(jìn)入步驟D。
[0015]為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述方法步驟E后的步驟如下:
[0016]F1.檢測(cè)載波頻率與調(diào)制波是否同步:是則進(jìn)入步驟H1 ;否則使載波頻率按Fsw=Fsw2+ Δ Fc變化，直至載波與調(diào)制波同步；
[0017]G1.將載波頻率Fsw重置為Fsw2 ；
[0018]H1.每當(dāng)調(diào)制波A相相角為零時(shí)置三角載波相角為零；
[0019]I1.檢測(cè)有無(wú)新的調(diào)制波給定頻率Fref輸入信號(hào):無(wú)，則進(jìn)入步驟H1 ;有，進(jìn)入步驟D。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)方案，在同步調(diào)制方式時(shí)，每當(dāng)改變調(diào)制波頻率時(shí)，都是待其輸出值穩(wěn)定于給定值時(shí)才在載波的異步調(diào)制頻率值附近選取新的載波頻率，且此新的載波頻率為初始值的3(2k+l)倍，其中k為正整數(shù)，對(duì)調(diào)制波與載波之間的初始同步誤差進(jìn)行微調(diào)后，每當(dāng)調(diào)制波A相相角為零時(shí)即置三角載波相角為零的操作，可保證不再產(chǎn)生同步誤差，從而使輸出三相線(xiàn)電壓波形對(duì)稱(chēng)穩(wěn)定，避免了電機(jī)電流和轉(zhuǎn)矩的突變，不會(huì)產(chǎn)生較大的脈動(dòng)和噪聲，有利于電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的流程框圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的流程框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024]參看附圖1，實(shí)施例一的VVVF逆變器SPWM調(diào)制方法，在框1.0開(kāi)始。進(jìn)入框1.1，設(shè)定調(diào)制波的頻率變化增量Λ Fm及最小同步調(diào)制頻率Fmin，設(shè)定載波的異步調(diào)制頻率Fswl及同步調(diào)制頻率變化增量Λ Fc。進(jìn)入框1.2，逆變器上電。進(jìn)入框1.3，載波頻率Fsw為Fswl ο進(jìn)入框1.4，檢測(cè)是否有新的調(diào)制波給定頻率Fref輸入信號(hào):否原位循環(huán)；是則進(jìn)入框1.5。在框1.5，調(diào)制波輸出頻率Fout按Fout = Fout 土 Λ Fm變化。進(jìn)入框1.6，檢測(cè)調(diào)制波輸出頻率是否達(dá)到Fref:否則返回框1.5 ;是則進(jìn)入框1.7。在框1.7，檢測(cè)調(diào)制波輸出頻率是否不大于最小同步調(diào)制頻率:是則返回框1.4 ;否則進(jìn)入框1.8。在框1.8，計(jì)算載波同步調(diào)制頻率 Fsw2 = 3XKXFout,式中:K = INT (INT (Fswl/Fout/3)/2) *2+1，其中 INT 為取整運(yùn)算符。進(jìn)入框1.9，檢測(cè)載波與調(diào)制波是否同步:是則進(jìn)入框1.13 ;否則進(jìn)入框1.10，載波頻率按Fsw = Fsw2+AFc變化。進(jìn)入框1.11，檢測(cè)載波是否與調(diào)制波同步:否則返回框1.10 ;是則進(jìn)入框1.12，使載波頻率為Fsw2。進(jìn)入框1.13，檢測(cè)有無(wú)新的調(diào)制波給定頻率Fref:無(wú)則返回框1.9 ;否則返回框1.5。
[0025]參看附圖2，實(shí)施例二的步驟1.0?1.8與實(shí)施例一的相同。進(jìn)入框2.9，檢測(cè)載波與調(diào)制波是否同步:是則進(jìn)入框2.13 ;否則進(jìn)入框2.10，載波頻率按Fsw = Fsw2+ Δ Fc變化。進(jìn)入框2.11，檢測(cè)載波是否與調(diào)制波同步:否則返回框2.10 ;是則進(jìn)入框2.12，使載波頻率為Fsw2。進(jìn)入框2.13，每當(dāng)調(diào)制波A相相角為零時(shí)置三角載波相角為零。進(jìn)入框
2.14，檢測(cè)有無(wú)新的調(diào)制波給定頻率Fref:無(wú)則返回框2.13 ;否則返回框1.5。
[0026]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種VVVF逆變器SPWM調(diào)制方法，其特征在于采取下列步驟: A.設(shè)定調(diào)制波的頻率變化增量ΛFm及最小同步調(diào)制頻率Fmin，設(shè)定載波的異步調(diào)制頻率Fswl及同步調(diào)制頻率變化增量Λ Fe ； B.逆變器上電，使載波頻率Fsw= Fswl ； C.檢測(cè)有無(wú)新的調(diào)制波給定頻率Fref:無(wú)則原位循環(huán)；有則進(jìn)入下一步驟； D.逆變器輸出頻率按Fout= Fout 土 Λ Fm變化，直到Fout = Fref ； Ε.檢測(cè)調(diào)制波輸出頻率Fout，如果Fout不大于最小同步調(diào)制頻率Fmin，則返回步驟C ;否則使載波頻率Fsw等于載波同步調(diào)制頻率Fsw2 = 3*K*Fout,式中:K =INT(INT(Fswl/Fout/3)/2)*2+l，其中 INT 為取整運(yùn)算符； F.檢測(cè)載波頻率與調(diào)制波是否同步:是則進(jìn)入步驟H;否則使載波頻率按Fsw=Fsw2+ Δ Fe變化，直至載波與調(diào)制波同步； G.將載波頻率Fsw重置為Fsw2； H.檢測(cè)有無(wú)新的調(diào)制波給定頻率Fref輸入信號(hào):無(wú)，則進(jìn)入步驟F;有，進(jìn)入步驟D。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VVVF逆變器SPWM調(diào)制方法，其特征在于步驟E后的步驟如下: Fl.檢測(cè)載波頻率與調(diào)制波是否同步:是則進(jìn)入步驟Hl ;否則使載波頻率按Fsw =Fsw2+ Δ Fe變化，直至載波與調(diào)制波同步； Gl.將載波頻率Fsw重置為Fsw2 ； H1.每當(dāng)調(diào)制波A相相角為零時(shí)置三角載波相角為零； I1.檢測(cè)有無(wú)新的調(diào)制波給定頻率Fref輸入信號(hào):無(wú)，則進(jìn)入步驟Hl ;有，進(jìn)入步驟D。
【文檔編號(hào)】H02M7/5395GK104485834SQ201410785088
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】蔡志偉, 周慶強(qiáng), 楊曦亮, 高磊, 宋楊 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵路總公司, 中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司