[发明专利]一种基于瞬时最小共模电压叠加的脉宽调制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子变换装置的脉宽调制控制技术领域，可应用于交流电机调速系统、交流电源、高压大容量电力电子变换装置等设备的控制中。

背景技术

脉宽调制方法是目前控制电力电子变换装置的核心技术。最早出现的正弦波脉宽调制方法(SPWM)直接将正弦指令信号与高频载波比较，输出脉宽调制信号，较适合采用模拟器件实现，因此在以往的模拟控制系统中用得较多。但该方法在一定的直流母线电压下输出交流电压偏低，即其对直流母线的电压利用率偏低，如在三相系统中，在保证输出电压波形正弦的前提下，其输出相电压幅值仅为直流母线电压的。为改善这一缺陷，后来人们又提出了电压空间矢量调制方法(SVPWM)。SVPWM方法引入了电压空间矢量的概念：在三相系统中，根据逆变装置功率开关的开关状态组合，可将逆变器的输出电压分为8种不同的电压空间矢量，其中2个为零矢量，6个非零的基本矢量。采用SVPWM方法时实际输出的电压矢量是通过上述8个矢量来合成的。SVPWM方法本质是在矢量合成中叠加了共模电压，使得其调制范围扩大，提高了电压利用率，其输出的相电压幅值可达到直流母线电压的倍。SVPWM方法是目前各种逆变装置中最常用的调制方法。但该方法也存在一些缺陷：首先共模电压偏大，容易引起损耗和电磁兼容问题，特别是在一些高电压应用场合；其次，空间矢量概念较抽象，无法直接得到调制信号，其计算过程繁琐，需要进行坐标变换、扇区判断、三角函数运算的步骤。为此，后来人们又陆续提出了空间矢量调制的改进方法，如中国发明专利200610165591.3提出的“一种可减小共模电压的两相PWM调制方法”，采用增加一个单位矢量进行合成的思路，可以在一定范围内减小输出共模电压；中国发明专利200710163379.8提出的“一种采用空间矢量脉冲宽度调制的电机控制方法和装置”，通过计算零序分量的方法模拟SVPWM的实现，可对共模电压进行调整，也能在一定范围内减小共模电压；中国发明专利200710088605.0提出的“用于电压源逆变器的脉宽调制控制的方法和装置”，通过改变零矢量宽度的方法减小负载电机损耗等。上述方法在减小共模电压及损耗方面有一定的效果，但基本都还是沿用空间矢量调制的矢量合成概念，无法改善空间矢量复杂的推算过程，甚至更进一步加大了复杂程度，另外，对共模电压的抑制程度并没有达到最大化，因此并没有得到大范围的推广，目前在实际中应用最多的还是SVPWM调制方法。为此，本发明专利抛弃传统空间矢量调制方法的矢量合成概念，通过对逆变装置输出电压限制条件的深入分析，直接对瞬时相电压指令信号进行分析判断，根据需要选择共模电压值，可保证任意瞬间所需共模电压最小。实现该方法的思路清晰，计算中无需坐标变换、扇区判断、三角函数运算等，计算过程简单并容易数字化实现。可应用于所有需要进行逆变的脉宽调制控制系统中，可减小系统软件开销，并最大限度地降低共模电压，减小由此引发的损耗和电磁兼容问题。

发明内容

本发明目的在于提出一种基于瞬时最小共模电压叠加的脉宽调制方法。

本发明特征在于，所述方法是在集成电路中依次以以下步骤实现的：

步骤(1)、向所述集成电路中输入三相瞬时值形式的目标电压值u_AO，u_BO，u_CO；

步骤(2)、按下式去除所述三相瞬时值形式的目标电压中已有的共模电压，得到：