[发明专利]单相和三相功率变换器的统一控制

说明书

技术领域

本发明是关于功率变换器的控制，尤其是针对单相和三相功率变换器 的统一控制。

背景技术

现在已发展出许多针对单相和三相功率变换器的电压调压和电流整 形的控制方法。已知的控制器包括正弦占空比调制以及双位(bang-bang) 型的控制器。但是，有限的动态范围，高损耗和谐波失真，以及各相间可 能产生的控制冲突，使得它们不如基于空间矢量调制(SVM)的控制器 那么普及。作为现在最普及的控制方法，基于SVM的控制器有着良好的 特性；但是，其不可或缺的d/q变换需要高速的数字信号处理器(DSP) 以及高采样率的模数(A/D)变换，这些都极大程度地增加了设计难度和成 本。

因此，需要有一种适用于不同功率变换器的统一控制方法，它能使变 换器具有良好性能，却不需要像基于SVM的控制器那样的复杂度和高成 本。

发明内容

本文所描述的是对单相和三相控制器的统一控制方法以及实现方式。

通过具体实施范例，本文提出了一个统一控制器，以用来控制三相三 线、三相四线电压源型变换器、用来电流整型的三相在线式变换器以及单 相全桥电压源型变换器。此统一变换器包括一个反馈信号处理器，一个选 区器，一个控制信号选择器，一个控制核心，和一个门信号分配器。基于 对功率变换器交流电压过零点的检测，选区器把每个电周期分成不同的有 效区。反馈信号处理器把从功率变换器反馈的电压和/或电流信号处理后 生成中间级信号(例如，相电压)。控制信号选择器从反馈信号处理器接 收中间级信号(例如，相电压)，并根据选区器给出的有效区选择一个或 多个中间级信号(例如，相电压)来组成控制信号。控制核心则根据控制 信号选择器产生的控制信号来生成占空比信号。门信号分配器根据选区器 给出的有效区把占空比信号分别送给功率变换器中适当的开关。

本文例举了用以控制不同功率变换器的不同的反馈信号处理器的实 现方式。控制信号选择器和门信号分配器均可用逻辑电路实现，其实现方 式是在测出的有效区内，根据相应的逻辑表来选择中间级信号(例如，相 电压)作为控制信号，以及发送由控制核心生成的占空比信号。不同的逻 辑表可用来控制不同的功率变换器。控制核心的实现范例包括脉宽调制控 制(PWM)以及单周控制(OCC)。以上所列的实施以及实现方式仅为范 例，并非用以限定此发明所涵盖范围。

以下的图表以及详细说明应足以向行内人士说明此发明的其他系统、 方式、特点和优点。所有说明中所包括的附加系统、方法、特点和优点都 属本专利范畴，并受到相应的所有权保护。本专利不局限于需要实施范例 的细节。

附图说明

通过研习附加的图表，可以在一定程度上理解本专利的细节，包括制 作，结构以及操作。这里图表的编号和引文中的编号相对应。

图1所示的是一个三相四线电压源逆变器(VSI)型的电压发生器，以 及一个三相三线电压源逆变器型的电压发生器(除去虚线部分)。

图2所示的是一个具有电流整形功能的三相在线功率变换器。

图3所示的是一个单相全桥电压源逆变器(VSI)型的电压发生器。

图4所示的是一个三相交流电压的例子。

图5所示的是一个单相交流电压的例子。

图6所示的是一个门信号驱动的时序图例子。

图7所示的是根据本发明的一个具体实施例子得出的统一控制器框 图。

图8所示的是根据本发明的一个具体实施方式得出的可用于电压调 压的三相反馈信号处理器。

图9所示的是根据本发明的一个具体实施方式得出的可用于电流整 形的三相反馈信号处理器。

图10所示的是根据本发明的一个具体实施方式得出的可用于电压调 压的单相反馈信号处理器。

图11所示的是根据本发明的一个具体实施方式得出的一个三相脉宽 调制(PWM)控制核心。

图12所示的是根据本发明的一个具体实施方式得出的一个三相单周 控制(OCC)控制核心。

图13所示的是根据本发明的一个具体实施方式得出的一个单相单周 控制(OCC)控制核心。

图14所示的是三相四线电压源逆变器带三个单相非线性负载的实验 波形。

具体实施方式

在此处所描述的是可用于控制以下功率变换器的统一控制方法以及 实现方式：