[发明专利]一种产生三相正弦波的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生三相正弦波的装置，属于电力电子技术领域。

背景技术

随着多电平单元级联高压变频器的发展，人们意识到降低变频器功率单元的供电电压，可以提高功率单元的电压利用率，对提高高压变频器的可靠性，降低器件的耐压要求，提高用电效率具有重要意义。众所周知，传统的三相相电压为正弦波时，其线电压为相电压的 倍，虽然通过采用插入3次谐波的办法，可以适当降低相电压，提高电压利用率，但线电压的波形仍然含有3次谐波。

发明内容

本发明要解决的问题是针对以上缺陷，提供一种产生三相正弦波的装置，该装置可以实现线电压不变时，相电压为线电压的1/2倍，能够有效地降低电气器件的供电电压。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种产生三相正弦波的装置，其特征在于：该装置包括相电压产生电路，所述相电压产生电路包括：

角度产生电路，用于产生随时间变化的相位角θ；

角度寄存器，与角度产生电路电连接，用于存储角度产生电路产生的相位角θ；和

相电压波形数据产生电路，与角度寄存器电连接，用来根据相位角θ的取值，对某一采样周期内的相位角θ的范围进行判断，并根据判断结论，进行数据变换处理，计算占空比的数据，得到相电压在该采样周期内的占空比数据u；

如果θ∈[0，π/6)，则相电压的占空比数据u＝1；

如果θ∈[π/6，π/2)，则相电压的占空比数据u＝2cos(θ-π/6)-1；

如果θ∈[π/2，5π/6)，则相电压的占空比数据u＝2cos(θ+π/6)+1；

如果θ∈[5π/6，7π/6)，则相电压的占空比数据u＝-1；

如果θ∈[7π/6，9π/6)，则相电压的占空比数据u＝2cos(θ-π/6)+1；

如果θ∈[9π/6，11π/6)，则相电压的占空比数据u＝2cos(θ+π/6)-1；

如果θ∈[11π/6，2π)，则相电压的占空比数据u＝1；

将占空比数据输送到PWM发生器，PWM发生器发出脉冲控制信号，控制开关器件的工作，从而输出某一相相电压波形；

将相位角相差120°的三相相电压波形矢量合成得到三相线电压正弦波；

其中所述相电压产生电路还包括：

周期寄存器，存储有主控制器计算出的实时PWM周期值；

调制深度寄存器，存储有由主控制器根据输出电压计算出的调制度数值；

乘法器，其输入端与相电压波形数据产生电路、周期寄存器和调制深度寄存器电连接，接收相电压波形数据产生电路、周期寄存器和调制深度寄存器输出的信号，并进行乘法运算；

取整运算器，其输入端与乘法器的输出端连接，用于将乘法器的运算结果进行取整运算；和

波形发生器，其输入端与取整运算器的输出端连接，用于将取整运算器的运算结果输出至开关器件以产生相电压波形。

相电压波形数据产生电路的优化方案，所述相电压波形数据产生电路包括：

A相相电压波形数据产生电路、B相相电压波形数据产生电路和C相相电压波形数据产生电路。

乘法器的进一步优化方案，所述乘法器包括A相乘法器、B相乘法器和C相乘法器；

其中，

A相乘法器的输入端与A相相电压波形数据产生电路电连接；

B相乘法器的输入端与B相相电压波形数据产生电路电连接；

C相乘法器的输入端与C相相电压波形数据产生电路电连接。

取整运算器的进一步优化方案，所述取整运算器包括A相取整运算器、B相取整运算器和C相取整运算器；

其中，

A相取整运算器的输入端与A相乘法器连接；

B相取整运算器的输入端与B相乘法器连接；

C相取整运算器的输入端与C相乘法器连接。

波形发生器的进一步优化方案，所述波形发生器包括A相波形发生器、B相波形发生器和C相波形发生器；

其中，

A相波形发生器与A相取整运算器连接；

B相波形发生器与B相取整运算器连接；

C相波形发生器与C相取整运算器连接。

角度产生电路的进一步优化方案，所述角度产生电路包括：

增量角存储器，用来存储一个预置的角度增量值，该值由主控制器根据输出频率进行更新；

累加器，与增量角存储器和时钟电连接，对增量角进行累加操作并将结果输出至角度寄存器；