一种逆变器的调制装置及方法
【专利摘要】本发明公开的一种逆变器的调制装置及方法，本发明通过检测输出功率，比较输出功率值与设定功率值来控制两种调制方式相互切换，在输出功率小于设定功率时，选择采用连续调制波，而在输出功率大于设定功率时，选择采用断续调制波，然后将选择的调制波通过该调制装置的输出信号作为逆变器的驱动信号。本发明提出的调制方法，在逆变器轻载，开关损耗不显著时，采用连续调制波减小输出滤波器上的损耗来提高效率，而在逆变重载时，采用断续调制波来大幅度地减小逆变器的开关损耗来提高效率，从而在全功率范围内，逆变器的效率比以单一调制波的方式效率高，并且切换方式简单可靠，易实现。
【专利说明】一种逆变器的调制装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及逆变器及其调制技术，尤其涉及一种逆变器的调制装置及方法。
【背景技术】
[0002]逆变器是将直流电转换为交流电的装置，应用广泛。目前逆变器的调制方式常使用单一的调制方式，每种的调制方式有一定的最佳工作范围。比如常见的连续调制方式，输出纹波较小，能够获得很好的输出电流，而断续的调制方式，相比于连续的调制方式，能够减小桥臂的开关损耗，而在另一方面，增大了输出电流的纹波，从而增加输出滤波器上的磁损。效率对于逆变器是个很重要的因素，较高的逆变器转换效率意味能够输出更多的电能，而且对于逆变器本身，较高的效率能够减小逆变器的发热量，在相同散热装置的条件下，能够降低逆变器的温度，从而提高逆变器的可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种逆变器的调制装置及方法。
[0004]逆变器的调制装置是:A相连续调制波发生器和A相断续调制波发生器分别连接第一选择器的I脚输入端和2脚输入端,第一选择器的输出端同时连接第一比较器的正输入端和第二比较器的正输入端，第一三角波发生器连接第一比较器的负输入端，第二三角波发生器连接第二比较器的负输入端，第一比较器的输出端同时连接第一反相器的输入端和第一死区模块的输入端,第一反相器的输出端连接第二死区模块的输入端，第一死区模块的输出端连接第一驱动模块的输入端，第二死区模块的输出端连接第二驱动模块的输入端，第一驱动模块的输出信号为桥臂开关Sal的驱动信号，第二驱动模块的输出信号为桥臂开关Sa3的驱动信号，第二比较器的输出端同时连接第二反相器的输入端和第三死区模块的输入端，第二反相器的输出端连接第四死区模块的输入端，第三死区模块的输出端连接第三驱动模块的输入端，第四死区模块的输出端连接第四驱动模块的输入端，第三驱动模块的输出信号为桥臂开关Sa2的驱动信号，第四驱动模块的输出信号为桥臂开关Sa4的驱动信号;
[0005]B相连续调制波发生器和B相断续调制波发生器分别连接第二选择器的I脚输入端和2脚输入端，第二选择器的输出端同时连接第三比较器的正输入端和第四比较器的正输入端，第一三角波发生器连接第三比较器的负输入端，第二三角波发生器连接第四比较器的负输入端，第三比较器的输出端同时连接第三反相器的输入端和第五死区模块的输入端，第三反相器的输出端连接第六死区模块的输入端，第五死区模块的输出端连接第五驱动模块的输入端，第六死区模块的输出端连接第六驱动模块的输入端，第五驱动模块的输出信号为桥臂开关Sbl的驱动信号，第六驱动模块的输出信号为桥臂开关Sb3的驱动信号，第四比较器的输出端同时连接第四反相器的输入端和第七死区模块的输入端，第四反相器的输出端连接第八死区模块的输入端，第七死区模块的输出端连接第七驱动模块的输入端，第八死区模块的输出端连接第八驱动模块的输入端，第七驱动模块的输出信号为桥臂开关Sb2的驱动信号，第八驱动模块的输出信号为桥臂开关Sb4的驱动信号；
[0006]C相连续调制波发生器和C相断续调制波发生器分别连接第三选择器的I脚输入端和2脚输入端，第三选择器的输出端同时连接第五比较器的正输入端和第六比较器的正输入端，第一三角波发生器连接第五比较器的负输入端，第二三角波发生器连接第六比较器的负输入端，第五比较器的输出端同时连接第五反相器的输入端和第九死区模块的输入端，第五反相器的输出端连接第十死区模块的输入端，第九死区模块的输出端连接第九驱动模块的输入端，第十死区模块的输出端连接第十驱动模块的输入端，第九驱动模块的输出信号为桥臂开关Scl的驱动信号，第十驱动模块的输出信号为桥臂开关Se3的驱动信号，第六比较器的输出端同时连接第六反相器的输入端和第十一死区模块的输入端，第六反相器的输出端连接第十二死区模块的输入端，第十一死区模块的输出端连接第十一驱动模块的输入端，第十二死区模块的输出端连接第十二驱动模块的输入端，第十一驱动区模块的输出信号为桥臂开关Se2的驱动信号，第十二驱动模块的输出信号为桥臂开关Se4的驱动信号;
[0007]第一乘法器的输入端信号分别为逆变器滤波器后端的A相电流的采样值和AC线电压的采样值，第二乘法器的输入端信号分别为逆变器滤波器后端的B相电流的采样值和BC线电压的采样值，第一乘法器的输出端连接加法器的I脚输入端，第二乘法器的输出端连接加法器的2脚输入端，加 法器的输出端连接第七比较器的负输入端，第七比较器的正输入端信号为设定功率值Pt，第七比较器的输出端同时连接第一选择器、第二选择器、第三选择器的sel选择输入端。
[0008]逆变器调制方法是:采用两种调制方式的切换，根据加法器的输出信号即检测的输出功率Prat,与设定功率值Pt通过第七比较器进行滞环比较，滞环功率为AP，当检测的输出功率大于设定功率的滞环上限，即Prat > Pt+AP2时，第七比较器输出从原状态切换为正电平，当检测的输出功率Pwt小于设定功率的滞环下限，即Pwt < Pt-AP2时，第七比较器的输出从原状态切换为负电平，第七比较器的输出控制第一选择器，第二选择器，第三选择器的输出调制波，当第七比较器输出为高电平时，第一选择器，第二选择器，第三选择器依次输出A相连续调制波，B相连续调制波，C相连续调制波，当第七比较器输出为低电平时，第一选择器，第二选择器，第三选择器依次输出A相断续调制波，B相断续调制波，C相断续调制波4相第一选择器输出调制波分别与第一三角载波和第二三角载波进行比较，将与第一三角载波和第三三角载波比较后产生的两路信号通过反向器产生与其互补的信号，该两路信号与其互补信号经过死区模块与驱动模块，第一驱动模块，第二驱动模块，第三驱动模块，第四驱动模块的四路输出信号作为逆变器A相桥臂四个开关管的驱动信号，B相和C相桥臂的驱动信号产生类似于A相，将对应相的所选择的调制与载波比较后，通过反相器产生互补信号，然后再通过死区模块和驱动模块产生对应相的驱动信号；
[0009]所述的连续调制波为:根据所需输出的电压Va，Vb，V。合成矢量V,ef，
【权利要求】
1.一种逆变器的调制装置，其特征在于A相连续调制波发生器(I)和A相断续调制波发生器(2)分别连接第一选择器(7)的I脚输入端和2脚输入端，第一选择器(7)的输出端同时连接第一比较器(10)的正输入端和第二比较器(11)的正输入端，第一三角波发生器(46)连接第一比较器(10)的负输入端，第二三角波发生器(47)连接第二比较器(11)的负输入端，第一比较器(10)的输出端同时连接第一反相器(16)的输入端和第一死区模块(22)的输入端,第一反相器(16)的输出端连接第二死区模块(23)的输入端,第一死区模块(22)的输出端连接第一驱动模块(34)的输入端，第二死区模块(23)的输出端连接第二驱动模块(35 )的输入端,第一驱动模块(34 )的输出信号为桥臂开关Sal的驱动信号,第二驱动模块(35)的输出信号为桥臂开关Sa3的驱动信号,第二比较器(11)的输出端同时连接第二反相器(17)的输入端和第三死区模块(24)的输入端，第二反相器(17)的输出端连接第四死区模块(25)的输入端，第三死区模块(24)的输出端连接第三驱动模块(36)的输入端，第四死区模块(25)的输出端连接第四驱动模块(37)的输入端，第三驱动模块(36)的输出信号为桥臂开关Sa2的驱动信号，第四驱动模块(37)的输出信号为桥臂开关Sa4的驱动信号；B相连续调制波发生器(3)和B相断续调制波发生器(4)分别连接第二选择器(8)的I脚输入端和2脚输入端，第二选择器(8)的输出端同时连接第三比较器(12)的正输入端和第四比较器(13)的正输入端，第一三角波发生器(46)连接第三比较器(12)的负输入端，第二三角波发生器(47)连接第四比较器(13)的负输入端，第三比较器(12)的输出端同时连接第三反相器(18)的输入端和第五死区模块(26)的输入端，第三反相器(18)的输出端连接第六死区模块(27)的输入端，第五死区模块(26)的输出端连接第五驱动模块(38)的输入端，第六死区模块(27)的输出端连接第六驱动模块(39)的输入端，第五驱动模块(38)的输出信号为桥臂开关Sbl的驱动信号,第六驱动模块(39)的输出信号为桥臂开关Sb3的驱动信号，第四比较器(13)的输出端同时连接第四反相器(19)的输入端和第七死区模块(28)的输入端，第四反相器(19)的输出端连接第八死区模块(29)的输入端，第七死区模块(28)的输出端连接第七驱动模块·(40)的输入端，第八死区模块(29)的输出端连接第八驱动模块(41)的输入端，第七驱动模块(40)的输出信号为桥臂开关Sb2的驱动信号，第八驱动模块(41)的输出信号为桥臂开关Sb4的驱动信号； C相连续调制波发生器(5)和C相断续调制波发生器(6)分别连接第三选择器(9)的I脚输入端和2脚输入端，第三选择器(9)的输出端同时连接第五比较器(14)的正输入端和第六比较器(15)的正输入端,第一三角波发生器(46)连接第五比较器(14)的负输入端，第二三角波发生器(47)连接第六比较器(15)的负输入端，第五比较器(14)的输出端同时连接第五反相器(20)的输入端和第九死区模块(30)的输入端，第五反相器(20)的输出端连接第十死区模块(31)的输入端，第九死区模块(30)的输出端连接第九驱动模块(42)的输入端，第十死区模块(31)的输出端连接第十驱动模块(43)的输入端，第九驱动模块(42)的输出信号为桥臂开关Scl的驱动信号，第十驱动模块(43)的输出信号为桥臂开关Se3的驱动信号，第六比较器(15)的输出端同时连接第六反相器(21)的输入端和第十一死区模块(32)的输入端，第六反相器(21)的输出端连接第十二死区模块(33)的输入端，第十一死区模块(32)的输出端连接第^ 驱动模块(44)的输入端,第十二死区模块(33)的输出端连接第十二驱动模块(45)的输入端，第十一驱动区模块(44)的输出信号为桥臂开关Se2的驱动信号，第十二驱动模块(45)的输出信号为桥臂开关Se4的驱动信号；第一乘法器(50)的输入端信号分别为逆变器滤波器后端的A相电流的采样值和AC线电压的采样值，第二乘法器(51)的输入端信号分别为逆变器滤波器后端的B相电流的采样值和BC线电压的采样值，第一乘法器(50)的输出端连接加法器(49)的I脚输入端，第二乘法器(51)的输出端连接加法器(49)的2脚输入端，加法器(49)的输出端连接第七比较器(48)的负输入端,第七比较器(48)的正输入端信号为设定功率值Pt，第七比较器(48)的输出端同时连接第一选择器(7)、第二选择器(8)、第三选择器(9)的sel选择输入端。
2.一种使用如权利要求1所述装置的逆变器调制方法，其特征在于两种调制方式的切换，根据加法器(49)的输出信号即检测的输出功率Pwt，与设定功率值Pt通过第七比较器(48)进行滞环比较，滞环功率为AP，当检测的输出功率大于设定功率的滞环上限，即Pwt> Pt+AP2时，第七比较器(48)输出从原状态切换为正电平，当检测的输出功率Pwt小于设定功率的滞环下限，即Ptjut < Pt-AP2时，第七比较器(48)的输出从原状态切换为负电平，第七比较器(48)的输出控制第一选择器(7)，第二选择器(8)，第三选择器(9)的输出调制波，当第七比较器(48)输出为高电平时，第一选择器(7)，第二选择器(8)，第三选择器(9)依次输出A相连续调制波，B相连续调制波，C相连续调制波，当第七比较器(48)输出为低电平时，第一选择器(7)，第二选择器(8)，第三选择器(9)依次输出A相断续调制波，B相断续调制波，C相断续调制波；A相第一选择器输出调制波分别与第一三角载波和第二三角载波进行比较，将与第一三角载波和第三三角载波比较后产生的两路信号通过反向器产生与其互补的信号，该两路信号与其互补信号经过死区模块与驱动模块，第一驱动模块，第二驱动模块，第三驱动模块，第四驱动模块的四路输出信号作为逆变器A相桥臂四个开关管的驱动信号，B相和C相桥臂的驱动信号产生类似于A相，将对应相的所选择的调制与载波比较后，通过反相器产生互补信号，然后再通过死区模块和驱动模块产生对应相的驱动信号； 所述的连续调制波为:根据所需输出的电压Va，Vb，V。合成矢量VMf，Vref = Va+Vb-e^+Vc-eJ^， 根据VMf的相角0，和调制比m，以及三电平空间矢量图得到V,ef所在的大扇区区域和小扇区区域，根据所在三角形小扇区中的三个合成矢量V1, V2, V3，其中V3为冗余矢量，计算三个合成矢量对应的作用时间T1, T2, T3，将T3时间分配给两个V3冗余矢量，保证每个开关周期内，每相桥臂开关动作两次的条件下，以V3 — V1 — V2 — V3 — V3 — V2 — V1 — V3的7段式序列计算对应A，B，C桥臂各电平的作用时间Ta，Tb，Tc,继而得到三电平的连续调制波，包括A相连续调制波，B相连续调制波，C相连续调制波； 所述的断续调制波为:在连续调制波序列的基础上，将两种V3冗余矢量作用变为为采用其中之一的V3冗余矢量，保证一个开关周内一相桥臂的电平保持不变，即对应的桥臂开关一个开关周期内不动作，7段式连续序列就变为5段式断续序列,V1 — V2 — V3 — V2 — V1,从而得到A相断续调制波，B相断续调制波，C相断续调制波，断续调制波相比于连续调制波，每相桥臂在一个工频周期内有三分之一时间桥臂开关保持不动作； 所述的第一三角波载波表达式ultH (t)为:
【文档编号】H02M7/48GK103580520SQ201310542145
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】徐德鸿, 严成, 张扬帆, 孙超, 刘程宇, 延汇文, 吴吉良 申请人:浙江大学, 深圳科士达科技股份有限公司