CN113452275A - 一种三相逆变器断续调制方法及*** - Google Patents

一种三相逆变器断续调制方法及*** Download PDF

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Abstract

本申请实施例中提供了一种三相逆变器断续调制方法及***，所述方法，包括在原三相参考电压中加入共模电压，保证任意开关周期内有两相桥臂进行PWM动作；将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换，在PWM停止调制阶段切换调制波相位，使输出电流波形更加符合实现零电压开通的要求。本新的三相参考电压信号中，任意时刻，都有一相电压是1或者‑1，此时没有开过动作，不产生开过损耗，即不需要考虑相电流是否过零来保证软开关。同时本申请在PWM不工作的时间段内，切换三角波相位，是不会引起电流畸变的。本申请的调制方法在开关动作的时候，让电流过零以实现软开关。

Description

一种三相逆变器断续调制方法及***
技术领域
本申请涉及逆变器调制领域，尤其涉及一种三相逆变器断续调制方法及***。
背景技术
随着对功率变换器效率和功率密度的要求越来越高，软开关技术受到广泛采用。其中通过电流自然过零形成的零电压开通软开关技术，不需要额外增加功率元件，仅仅依靠控制就可以实现。在电源适配器、整流器和逆变器中得到越来越多的应用。将其应用在单相逆变器中，基本原理如下：
如图1所示，是单相逆变器主电路，如图2所示，逆变器临界断续电流控制的电流波形。逆变器可以利用开关管的切换来控制电感电流的上升和下降。例如，在正半周期，Q3一直关断、Q4一直开通，当Q1开通、Q2关断时，电感Lf的电流上升；当Q1关断、Q2导通时，电感Lf的电流下降，此时若电流为正，Q2的反并二极管导通；等到电流下降到0之后，Q2关断，则电感电流换流到Q1的二极管导通，使得Q1的电压为0，此时开通Q1，称为零电压开通，不产生开通损耗。
这种控制模式，虽然电流纹波很大，但是能够实现软开关，开关损耗很小。很容易提高开关频率，从而减少滤波器的体积，提高功率密度。
但是，目前成熟的技术主要应用在单相***中，还很难推广到三相***中。其主要原因是，三相***中电流的上升和下降是受三相的开关管共同决定，三相电流之间也相互影响，因此传统单相变换器的控制方法不能直接推广到三相***中。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种三相逆变器断续调制方法及***，至少部分解决现有技术中存在的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种三相逆变器断续调制方法，所述方法包括：
在原三相参考电压中加入共模电压，保证任意开关周期内有两相桥臂进行PWM动作；
将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换，在PWM停止调制阶段切换调制波相位。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述共模电压的计算方法为：
将与所述原三相参考电压同步的三倍频方波信号与三相参考电压作差，将得到的三个差值信号取最大值与最小值；
所述三倍频方波信号与差值的最大值、最小值经过选择器，当所述三倍频方波信号大于零时选择最小值，否则选择最大值；
选择器输出信号通过低通滤波器后得到共模电压。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述原三相参考电压分别加入共模电压，得到新的三相参考电压。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述新的三相参考电压信号中，在任意时刻，均有一相电压为1或-1。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述调制波为三角波，且为两组相位相反的三角波。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换的方法为：
将新的三相参考电压信号与三角波比较；
对于三相逆变器的每相，当电压参考信号为1且持续时间大于1ms时，PWM的载波相位切换三角波；当电压参考信号为-1且持续时间大于1ms时，PWM的载波相位切换相反相位三角波。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，在逆变器调制的任何时刻，逆变器三相中，有一相不做PWM调制，另外两相PWM调制的三角波相位相反。
第二方面，提供了一种三相逆变器断续调制装置，包括：
参考电压计算装置，所述参考电压计算装置在原三相参考电压中加入共模电压，保证任意开关周期内有两相桥臂进行PWM动作；
相位切换装置，所述相位切换装置将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换，在PWM停止调制阶段切换调制波相位。
第三方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的三相逆变器断续调制方法。
第四方面，一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的三相逆变器断续调制方法。
第五方面，本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的三相逆变器断续调制方法。
本申请实施例中的三相逆变器断续调制方法，包括在原三相参考电压中加入共模电压，保证任意开关周期内有两相桥臂进行PWM动作；将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换，在PWM停止调制阶段切换调制波相位。通过本申请的处理方案，在三相逆变器中实现软开关技术，满足功率变换器效率和功率密度的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为单相逆变器主电路图；
图2为单相逆变器临界断续电流控制的电流波形图；
图3为三相逆变器主电路图；
图4为典型PWM调制的三相电流波形图；
图5为增加电流纹波之后的各相电流波形图；
图6为本申请实施例的共模电压计算方案示意图；
图7为本申请实施例的原三相参考电压与其同步的三倍频方波信号波形图；
图8为本申请实施例的得共模电压和新的参考电压波形图；
图9为本申请实施例的断续PWM调制的三相电流波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
三相三线制逆变器如图3所示，典型PWM调制的三相电流波形如图4所示，若要实现软开关，可以减少电感，以增大其电流纹波，当电流纹波过零，就能实现软开关。然而，由于三相的电流纹波并不均匀，比如下图中阴影部分，A相电流的纹波已经很大，已经满足软开关的条件，而B相和C相的纹波却很小，需要继续增加纹波才能满足要求。增加电流纹波之后的各相电流波形如图4所示，可以看到电流在过零点附近的纹波特别大。因此，需要提供软开关技术应用在三相逆变器中的逆变器调制方法。
接下来，参考附图，具体描述本申请实施例的三相逆变器断续调制方法。
本申请实施例提供的一种三相逆变器断续调制方法，包括：
步骤1：在原三相参考电压中加入共模电压，保证任意开关周期内有两相桥臂进行PWM动作；
本实施例在参考电压中加入的共模电压，使得任意开关周期内都仅仅只有2相桥臂进行PWM动作。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述共模电压的计算方法为：
将与所述原三相参考电压同步的三倍频方波信号与三相参考电压作差，将得到的三个差值信号取最大值与最小值；
所述三倍频方波信号与差值的最大值、最小值经过选择器，当所述三倍频方波信号大于零时选择最小值，否则选择最大值；
选择器输出信号通过低通滤波器后得到共模电压。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述原三相参考电压分别加入共模电压，得到新的三相参考电压。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述新的三相参考电压信号中，在任意时刻，均有一相电压为1或-1。
本实施例实现方案如图6，Va,Vb,Vc是三相参考电压，Vpulse是与其同步的三倍频方波信号，其波形如图7所示。将Vpulse和Va,Vb,Vc做差，得到的三个信号分别取最小值和最大值，并当Vpulse大于0时选择最小值，否则选择最大值，得到的信号通过低通滤波器之后作为共模电压Vcm，加到原电压参考信号Va,Vb,Vc，变成Va2,Vb2,Vc2。
获得共模电压Vcm和新的参考电压如图8所示。可以看到新的三相参考电压信号中，任意时刻，都有一相电压是1或者-1，此时没有开过动作，不产生开过损耗。也就是不需要考虑该相电流是否过零来保证软开关。
步骤2：将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换，在PWM停止调制阶段切换调制波相位。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述调制波为三角波，且为两组相位相反的三角波。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换的方法为：
将新的三相参考电压信号与三角波比较；
对于三相逆变器的每相，当电压参考信号为1且持续时间大于1ms时，PWM的载波相位切换三角波；当电压参考信号为-1且持续时间大于1ms时，PWM的载波相位切换相反相位三角波。
根据本申请实施例的一种具体实现方式，在逆变器调制的任何时刻，逆变器三相中，有一相不做PWM调制，另外两相PWM调制的三角波相位相反。
在本实施例中，将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换，可以使输出电流波形更加符合实现零电压开通的要求。
PWM的工作原理是参考电压信号与三角波进行比较，传统方法中所有三相的三角波相位都是相同的，并且不会在PWM调制过程中改变三角波相位，否则容易在切换时刻引起电流畸变。
本方案由于每相在电流较大的时间段会停止PWM调制，因此在PWM不工作的时间段内，切换三角波相位，是不会引起电流畸变的。
本方案采用两组相位相反的三角波，分别标记为T1和T2。每一相，当电压参考信号等于1，且持续时间大于1ms时，PWM的三角波切换为T2，当电压参考信号等于-1，且持续时间大于1ms时，PWM的三角载波切换为T1。
按照这个方法，任何时刻，三相中，有一相不做PWM调制，另外两相PWM调制的三角波相位相反。
采用这种方式，适当调整开关频率，可以获得如图9所示的电流波形，对应图8所示的参考电压信号，在开关动作的时候，让电流过零以实现软开关，而对于不进行PWM调制的时间段，则尽可能的减小纹波，以降低电流有效值，降低导通损耗。
本申请实施例还提供了提供了一种三相逆变器断续调制装置，包括：
参考电压计算装置，所述参考电压计算装置在原三相参考电压中加入共模电压，保证任意开关周期内有两相桥臂进行PWM动作；
相位切换装置，所述相位切换装置将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换，在PWM停止调制阶段切换调制波相位。
该装置可以对应的执行上述方法实施例中的内容，本实施例未详细描述的部分，参照上述方法实施例中记载的内容，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行前述方法实施例中的三相逆变器断续调制方法。
本申请实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述方法实施例中的三相逆变器断续调制方法。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述方法实施例中的的三相逆变器断续调制方法。
本申请实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。电子设备可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的程序或者从存储装置加载到随机访问存储器(RAM)中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还存储有电子设备操作所需的各种程序和数据。处理装置、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(I/O)接口也连接至总线。
通常，以下装置可以连接至I/O接口：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、图像传感器、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置；包括例如磁带、硬盘等的存储装置；以及通信装置。通信装置可以允许电子设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图中示出了具有各种装置的电子设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置从网络上被下载和安装，或者从存储装置被安装，或者从ROM被安装。在该计算机程序被处理装置执行时，执行本申请实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取至少两个网际协议地址；向节点评价设备发送包括所述至少两个网际协议地址的节点评价请求，其中，所述节点评价设备从所述至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址并返回；接收所述节点评价设备返回的网际协议地址；其中，所获取的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。
或者，上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：接收包括至少两个网际协议地址的节点评价请求；从所述至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址；返回选取出的网际协议地址；其中，接收到的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种三相逆变器断续调制方法，其特征在于，所述方法包括：
在原三相参考电压中加入共模电压，保证任意开关周期内有两相桥臂进行PWM动作；
将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换，在PWM停止调制阶段切换调制波相位。
2.根据权利要求1所述的一种三相逆变器断续调制方法，其特征在于，所述共模电压的计算方法为：
将与所述原三相参考电压同步的三倍频方波信号与三相参考电压作差，将得到的三个差值信号取最大值与最小值；
所述三倍频方波信号与差值的最大值、最小值经过选择器，当所述三倍频方波信号大于零时选择最小值，否则选择最大值；
选择器输出信号通过低通滤波器后得到共模电压。
3.根据权利要求1所述的一种三相逆变器断续调制方法，其特征在于，所述原三相参考电压分别加入共模电压，得到新的三相参考电压。
4.根据权利要求2所述的一种三相逆变器断续调制方法，其特征在于，所述新的三相参考电压信号中，在任意时刻，均有一相电压为1或-1。
5.根据权利要求1所述的一种三相逆变器断续调制方法，其特征在于，所述调制波为三角波，且为两组相位相反的三角波。
6.根据权利要求1所述的一种三相逆变器断续调制方法，其特征在于，所述将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换的方法为：
将新的三相参考电压信号与三角波比较；
对于三相逆变器的每相，当电压参考信号为1且持续时间大于1ms时，PWM的载波相位切换三角波；当电压参考信号为-1且持续时间大于1ms时，PWM的载波相位切换相反相位三角波。
7.根据权利要求1所述的一种三相逆变器断续调制方法，其特征在于，在逆变器调制的任何时刻，逆变器三相中，有一相不做PWM调制，另外两相PWM调制的三角波相位相反。
8.一种三相逆变器断续调制装置，其特征在于，包括：
参考电压计算装置，所述参考电压计算装置在原三相参考电压中加入共模电压，保证任意开关周期内有两相桥臂进行PWM动作；
相位切换装置，所述相位切换装置将PWM的载波相位按调制波的相位进行切换，在PWM停止调制阶段切换调制波相位。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述权利要求1-8中任一项所述的三相逆变器断续调制方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述权利要求1-8中任一项所述的三相逆变器断续调制方法。
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