單相全橋逆變器的spwm調(diào)制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制方法，該單相全橋逆變器包括一主電路和一控制系統(tǒng)，該SPWM調(diào)制方法包括步驟：A.控制系統(tǒng)檢測(cè)一調(diào)制電壓與單相全橋逆變器的一輸出電壓是否同相；當(dāng)調(diào)制電壓與輸出電壓不同相時(shí)，執(zhí)行下述步驟B；當(dāng)調(diào)制電壓與輸出電壓同相時(shí)，執(zhí)行下述步驟C；B.控制系統(tǒng)啟動(dòng)雙極性的SPWM調(diào)制方式；C.控制系統(tǒng)啟動(dòng)單極性的SPWM調(diào)制方式；以及D.返回上述步驟A，循環(huán)執(zhí)行。本發(fā)明結(jié)合了雙極性調(diào)制方式不存在過零畸變的優(yōu)點(diǎn)與單極性調(diào)制方式損耗低的優(yōu)點(diǎn)。即在輸出電壓過零區(qū)間，逆變器工作在雙極性調(diào)制方式；在其他區(qū)間，逆變器工作在單極性調(diào)制方式，從而綜合了兩種調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn)又摒棄了它們各自的缺點(diǎn)。
【專利說明】單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說，本發(fā)明涉及一種單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單相全橋式電壓型SPWM逆變器，是由正弦脈寬調(diào)制(SPWM)產(chǎn)生的開關(guān)控制信號(hào)去控制功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷的逆變器。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)單相全橋逆變器的主電路的電路示意圖。如圖1所示，該單相全橋逆變器100的主電路包括全橋電路101和低通濾波電路102。全橋電路101的輸入端與一直流母線電壓E相連接，其輸出端經(jīng)過該低通濾波電路102與一負(fù)載相連接。該低通濾波電路102包括濾波電感L和濾波電容C，連接于全橋電路101的輸出端與負(fù)載之間，將全橋電路101的輸出電壓Vab濾波為單相全橋逆變器100的輸出電壓V。，供所述負(fù)載使用。該全橋電路101共包括4個(gè)全橋開關(guān)管Ql?Q4，它們可以為MOS管或者三極管。
[0004]根據(jù)單相全橋逆變器的橋臂輸出電壓的極性，正弦脈寬調(diào)制可以分為單極性調(diào)制方式和雙極性調(diào)制方式。其中，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)單相全橋逆變器的雙極性正弦脈寬調(diào)制(SPWM)的波形圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)單相全橋逆變器的單極性正弦脈寬調(diào)制(SPWM)的波形圖。在圖2、圖3中，Vab為全橋電路的輸出電壓，+E和-E分別為正的母線直流電壓和負(fù)的母線直流電壓，ω。為逆變器的工作頻率，t為時(shí)間。
[0005]對(duì)于傳統(tǒng)的單相全橋雙極性SPWM調(diào)制方式，四個(gè)全橋開關(guān)管Ql?Q4均為高頻工作，其優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓調(diào)節(jié)方便。但存在的問題是:全橋雙極性SPWM四個(gè)全橋開關(guān)管Ql?Q4都是以高頻工作，各全橋開關(guān)管的開關(guān)損耗較大，存在很大的開關(guān)諧波，電磁干擾大。
[0006]對(duì)于傳統(tǒng)的單相全橋單極性SPWM調(diào)制方式,一對(duì)橋臂上的兩個(gè)全橋開關(guān)管Ql和Q2是以高頻工作，另外一對(duì)橋臂上的兩個(gè)全橋開關(guān)管Q3和Q4是以工頻工作，所以各全橋開關(guān)管的開關(guān)損耗較小，可以提高逆變器的轉(zhuǎn)換效率，電磁干擾小，無高頻開關(guān)諧波。但存在的主要問題為:由于輸出濾波電感L和濾波電容C和負(fù)載變化引入的全橋電路的輸出電壓Vab與逆變器的輸出電壓V。相位變化，閉環(huán)控制(PID)引入的相位變化，使得調(diào)制波與輸出電壓存在相位差，輸出電壓/電流存在過零畸變。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制方法，使得逆變器既具有較低的開關(guān)損耗，又不存在過零畸變。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制方法，所述單相全橋逆變器包括一主電路和一控制系統(tǒng)，所述SPWM調(diào)制方法包括步驟:
[0009]A.所述控制系統(tǒng)檢測(cè)一調(diào)制電壓與所述單相全橋逆變器的一輸出電壓是否同相；當(dāng)所述調(diào)制電壓與所述輸出電壓不同相時(shí)，執(zhí)行下述步驟B;當(dāng)所述調(diào)制電壓與所述輸出電壓同相時(shí)，執(zhí)行下述步驟C ;[0010]B.所述控制系統(tǒng)啟動(dòng)雙極性的SPWM調(diào)制方式；
[0011]C.所述控制系統(tǒng)啟動(dòng)單極性的SPWM調(diào)制方式；以及
[0012]D.返回上述步驟A，循環(huán)執(zhí)行。
[0013]可選地，所述單相全橋逆變器的主電路包括:
[0014]全橋電路，其輸入端與一直流母線電壓相連接，其輸出端與一負(fù)載相連接。
[0015]可選地，所述單相全橋逆變器的主電路還包括:
[0016]低通濾波電路，連接于所述全橋電路的輸出端與所述負(fù)載之間，將所述全橋電路的輸出電壓濾波為所述單相全橋逆變器的輸出電壓，供所述負(fù)載使用。
[0017]可選地，所述低通濾波電路包括濾波電感和濾波電容。
[0018]可選地，所述全橋電路包括4個(gè)全橋開關(guān)管，所述全橋開關(guān)管為MOS管或者三極管。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本發(fā)明提出了一種新的適用于單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制方式，結(jié)合了雙極性調(diào)制方式不存在過零畸變的優(yōu)點(diǎn)與單極性調(diào)制方式損耗低的優(yōu)點(diǎn)。即在輸出電壓過零區(qū)間，逆變器工作在雙極性調(diào)制方式；在其他區(qū)間，逆變器工作在單極性調(diào)制方式，從而綜合了兩種調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn)又摒棄了它們各自的缺點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中:
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)單相全橋逆變器的主電路的電路示意圖；
[0023]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)單相全橋逆變器的雙極性正弦脈寬調(diào)制(SPWM)的波形圖；
[0024]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)單相全橋逆變器的單極性正弦脈寬調(diào)制(SPWM)的波形圖；
[0025]圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制方法的流程示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028]圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制方法的流程示意圖；圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制的波形圖。另外，在本發(fā)明接下來的描述中，還需要借用圖1所示的單相全橋逆變器的主電路的電路示意圖。需要注意的是，這些附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本發(fā)明實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。請(qǐng)先參考圖1所示，該單相全橋逆變器100包括一主電路和一控制系統(tǒng)(未圖示)，該主電路包括全橋電路101和低通濾波電路102。全橋電路101的輸入端與一直流母線電壓E相連接，其輸出端經(jīng)過該低通濾波電路102與一負(fù)載相連接。該低通濾波電路102包括濾波電感L和濾波電容C，連接于全橋電路101的輸出端與負(fù)載之間，將全橋電路101的輸出電壓Vab濾波為單相全橋逆變器100的輸出電壓V。，供該負(fù)載使用。該全橋電路101共包括4個(gè)全橋開關(guān)管Ql?Q4，它們可以為MOS管或者三極管。
[0029]結(jié)合圖1、圖4和圖5來理解，該單相全橋逆變器100的SPWM調(diào)制方法主要包括:
[0030]執(zhí)行步驟S401，控制系統(tǒng)檢測(cè)一調(diào)制電壓V,與單相全橋逆變器100的一輸出電壓V0是否同相。當(dāng)調(diào)制電壓 ' 與輸出電壓V。不同相時(shí)，轉(zhuǎn)到下述步驟S402 ；當(dāng)調(diào)制電壓 ' 與輸出電壓V。同相時(shí)，轉(zhuǎn)到下述步驟S403。
[0031]執(zhí)行步驟S402，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到調(diào)制電壓 ' 與逆變器的輸出電壓V。不同相時(shí)，即該輸出電壓V。超前或者滯后于調(diào)制電壓控制系統(tǒng)啟動(dòng)雙極性的SPWM調(diào)制方式，如圖5中的h?t3時(shí)間區(qū)間。
[0032]執(zhí)行步驟S403，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到調(diào)制電壓 ' 與逆變器的輸出電壓V。同相時(shí)，即該輸出電壓V。并不超前或者滯后于調(diào)制電壓\時(shí)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)單極性的SPWM調(diào)制方式，如圖5中的h?ti時(shí)間區(qū)間和t3?t4時(shí)間區(qū)間。
[0033]執(zhí)行步驟S404，返回上述步驟S401，循環(huán)執(zhí)行。
[0034]從圖5中可見，在一個(gè)調(diào)制波的整個(gè)正弦周期內(nèi)，除了過零點(diǎn)附近出現(xiàn)調(diào)制電壓'與輸出電壓V。不同相時(shí)，如h?t3時(shí)間區(qū)間，其它的時(shí)間區(qū)間均為單極性的SPWM調(diào)制方式。
[0035]本發(fā)明的調(diào)制方式在過零點(diǎn)附近采用了雙極性調(diào)制方式，解決了單極性調(diào)制有過零畸變的缺陷；而在除了過零點(diǎn)附近以外的其他時(shí)間采用單極性調(diào)制方式，又解決了傳統(tǒng)雙極性調(diào)制損耗大的問題。
[0036]綜上所述，本發(fā)明提出了一種新的適用于單相全橋逆變器的SPWM調(diào)制方式，結(jié)合了雙極性調(diào)制方式不存在過零畸變的優(yōu)點(diǎn)與單極性調(diào)制方式損耗低的優(yōu)點(diǎn)。即在輸出電壓過零區(qū)間，逆變器工作在雙極性調(diào)制方式；在其他區(qū)間，逆變器工作在單極性調(diào)制方式，從而綜合了兩種調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn)又摒棄了它們各自的缺點(diǎn)。
[0037]本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單相全橋逆變器(100)的SPWM調(diào)制方法，所述單相全橋逆變器(100)包括一主電路和一控制系統(tǒng)，所述SPWM調(diào)制方法包括步驟: A.所述控制系統(tǒng)檢測(cè)一調(diào)制電壓(^)與所述單相全橋逆變器(100)的一輸出電壓(v0)是否同相；當(dāng)所述調(diào)制電壓(V,)與所述輸出電壓(V。)不同相時(shí)，執(zhí)行下述步驟B ;當(dāng)所述調(diào)制電壓(\)與所述輸出電壓(V。)同相時(shí)，執(zhí)行下述步驟C ; B.所述控制系統(tǒng)啟動(dòng)雙極性的SPWM調(diào)制方式； C.所述控制系統(tǒng)啟動(dòng)單極性的SPWM調(diào)制方式；以及 D.返回上述步驟A，循環(huán)執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SPWM調(diào)制方法，其特征在于，所述單相全橋逆變器(100)的主電路包括: 全橋電路(101),其輸入端與一直流母線電壓(E)相連接,其輸出端與一負(fù)載相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SPWM調(diào)制方法，其特征在于，所述單相全橋逆變器(100)的主電路還包括: 低通濾波電路(102)，連接于所述全橋電路(101)的輸出端與所述負(fù)載之間，將所述全橋電路(101)的 輸出電壓(Vab)濾波為所述單相全橋逆變器(100)的輸出電壓(V。)，供所述負(fù)載使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的SPWM調(diào)制方法，其特征在于，所述低通濾波電路(102)包括濾波電感(L)和濾波電容(C)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的SPWM調(diào)制方法，其特征在于，所述全橋電路(101)包括4個(gè)全橋開關(guān)管，所述全橋開關(guān)管為MOS管或者三極管。
【文檔編號(hào)】H02M7/5395GK104022673SQ201410294913
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】羅宇浩, 祁飚杰 申請(qǐng)人:浙江昱能科技有限公司