一種三相四開關逆變器自適應脈寬調制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于逆變器控制技術領域，具體涉及一種三相四開關逆變器自適應脈寬調 制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著現代電力電子技術的發展，逆變器已廣泛應用于電機驅動、動力推進、新能源 發電、有源濾波裝置等領域。根據逆變器的電平數，可分為兩電平、三電平以及更高電平逆 變器。多電平的優勢在于更小的電流諧波、更低的開關器件電壓應力，然而其主要缺點是開 關器件增多導致控制復雜、系統成本較高、可靠性下降。因此目前國內外學者對兩電平即三 相六開關逆變器的研宄較多，該類逆變器也是工業應用的主流產品。
[0003] 在實際應用中，三相六開關逆變器的功率器件會存在可靠性問題。當逆變器的某 一個功率開關管發生故障時，若不及時改變做相應的硬件電路調整并施以正確的控制方 法，將產生嚴重的后果。學者針對上述問題，提出了三相六開關逆變器的容錯拓撲結構，通 過增加硬件開關，將發生開關器件故障的電機相繞組接至電容中性點，得到三相四開關型 逆變器拓撲結構，作為故障時的替代電路。因此，對三相四開關逆變器進行合理的控制以保 證故障前后系統性能基本不變顯得尤為重要。
[0004] 目前對三相四開關逆變器的控制主要通過正弦脈寬調制（SPWM)、空間矢量脈寬調 制（SVPWM)等調制算法。這些算法存在一定的局限性，如常規SVPWM算法在進行扇區判斷時 默認中點電容電壓不發生波動。事實上，連接電容中性點的電機相繞組中流過周期變化的 電流，而這將導致電容持續地充放電，中點電容電壓存在周期性的波動。若波動過大，常規 不考慮波動的SVPWM將出現扇區判斷錯誤，導致輸出電壓非所需電壓，影響系統運行性能。 特別在低頻、大電流的情況下，逆變器調制出的三相電壓不平衡現象尤為嚴重。并且扇區判 斷以及矢量作用時間計算需用到反三角函數，對控制器的計算速度和精度的要求較高。
[0005] 為此，亟需探索一種算法，既能夠實時準確有效地根據中性點電容電壓波動情況 調制出所需的電壓矢量，保證系統的穩定運行，又能夠簡化計算過程。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術所存在的上述技術問題，本發明提供了一種三相四開關逆變器自適 應脈寬調制方法，無需扇區判斷和復雜的反三角函數運算，簡化了計算過程，降低了對控制 器的要求。
[0007] -種三相四開關逆變器自適應脈寬調制方法，包括如下步驟：
[0008] (1)采集三相四開關逆變器的直流母線電壓vd。以及逆變器電容相中與直流母線 正極相連的電容電壓火1;
[0009] (2)將逆變器的調制電壓轉換為靜止a-0坐標系下的電壓矢量VaP;
[0010] ⑶根據所述的直流母線電壓Vd。、電容電壓Vd以及電壓矢量Vafi，計算確定逆變 器兩開關相上橋臂開關管對應的導通時刻^和12;
[0011] (4)將導通時刻心和12分別與給定的對稱三角載波進行比較，得到逆變器開關相 各開關管的開關控制信號（同一相上下橋臂開關管的開關控制信號互補），用以對逆變器 進行控制。
[0012] 所述的步驟（3)中，若逆變器的電容相對應A相，兩開關相對應B相和C相，則根 據以下算式計算確定導通時刻1^和12:
【主權項】
1. 一種三相四開關逆變器自適應脈寬調制方法，包括如下步驟： (1) 采集三相四開關逆變器的直流母線電壓Vd。以及逆變器電容相中與直流母線正極 相連的電容電壓νε1; (2) 將逆變器的調制電壓轉換為靜止α-β坐標系下的電壓矢量Vafi; (3) 根據所述的直流母線電壓Vd。、電容電壓Vca以及電壓矢量V a e，計算確定逆變器兩 開關相上橋臂開關管對應的導通時刻tJP 12; (4) 將導通時刻&和12分別與給定的對稱三角載波進行比較，得到逆變器開關相各開 關管的開關控制信號，用以對逆變器進行控制。
2. 根據權利要求1所述的自適應脈寬調制方法，其特征在于：所述的步驟（3)中，若逆 變器的電容相對應A相，兩開關相對應B相和C相，則根據以下算式計算確定導通時刻&和
其中：Vc^p V ρ分別為電壓矢量V αΡ的a軸分量和β軸分量，T為調制周期。
3. 根據權利要求1所述的自適應脈寬調制方法，其特征在于：所述的步驟（3)中，若逆 變器的電容相對應B相，兩開關相對應A相和C相，則根據以下算式計算確定導通時刻心和
其中：Vc^p V ρ分別為電壓矢量V αΡ的α軸分量和β軸分量，T為調制周期。
4.根據權利要求1所述的自適應脈寬調制方法，其特征在于：所述的步驟（3)中，若逆 變器的電容相對應C相，兩開關相對應A相和B相，則根據以下算式計算確定導通時刻心和
其中：Vc^P V ,分別為電壓矢量V αβ的α軸分量和β軸分量，T為調制周期。
【專利摘要】本發明公開了一種三相四開關逆變器自適應脈寬調制方法，該調制方法考慮到了中點電容波動這一實際情況，上橋臂開關管在一個調制周期內開始觸發導通的時刻t1和t2由逆變器的參考電壓分量Vα和Vβ，直流母線電壓Vdc，與直流母線正極相連的電容電壓Vc1以及PWM的調制周期T計算得到，能夠根據中點電容電壓的波動實時的調節，實現了PWM的自適應控制，無需進行扇區的判斷和復雜的反三角函數運算，簡化了計算過程，降低了對控制器的要求，可運用到三相四開關逆變器的控制領域，如三相四開關逆變器供電的電機控制，并網逆變器的控制或三相四開關有源濾波器中對逆變器的控制領域。
【IPC分類】H02P27-12
【公開號】CN104539220
【申請號】CN201510021882
【發明人】孫丹, 周文志, 陳敏
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月16日