[发明专利]一种基于DSP的交错式单向空间矢量脉冲调制并网装置

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器领域，特别涉及采用由DSP控制的交错式单相空间矢量脉冲调制并网技术的逆变器，该逆变器通常使用于将太阳能等绿色能源所产生的直流电并入到市电网络。

背景技术

传统的逆变技术存在动态响应速度慢和直流电压利用率低、开关频率低、体积大电路结构复杂等缺点。

采用DSP交错式单相SVPWM(空间矢量脉宽调制Space Vector PulseWidth Modulation)并网技术，既易于数字化管理，减小装置体积电路结构紧凑，又可提高电源的动态性能，优化开关次数，降低开关损耗，提高直流电压利用率。该逆变技术要优于传统逆变技术，适合新型能源逆变及并网发电，有较好的谐波抑制能力，应用前景广阔。

SVPWM的主要思想是：以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。

普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥.这六个开关器件组合起来(同一个桥臂的上下半桥的信号相反)共有8种安全的开关状态.其中000、111(这里是表示三个上桥臂的开关状态)这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流。因此称其为零矢量。另外6种开关状态分别是六个有效矢量。它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区。利用这六个基本有效矢量和两个零量。可以合成360度内的任何矢量。

当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量。而后用这两个基本矢量去表示。而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。

在变频电机驱动时，矢量方向是连续变化的，因此我们需要不断的计算矢量作用时间。为了计算机处理的方便，在合成时一般是定时去计算(如每0.1ms计算一次)。这样我们只要算出在0.1ms内两个基本矢量作用的时间就可以了。由于计算出的两个时间的总合可能并不是0.1ms(比这小)，而那剩下的时间就按情况插入合适零矢量。由于在这样的处理时，合成的驱动波形和PWM很类似。因此我们还叫它PWM，又因这种PWM是基于电压空间矢量去合成的，所以就叫它SVPWM了。

SVPWM特点：

1.在每个小区间虽有多次开关切换，但每次开关切换只涉及一个器件，所以开关损耗小。

2.利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简单。

3.逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压高15％。

目前，只有三相的SVPWM并网的逆变装置，没有单相的SVPWM并网的逆变装置，另外，目前SVPWM并网的逆变装置使用的处理器都是采用MCU，而目前MCU虽然在过程控制等方面有优势，但在数值计算方面不如DSP有优势，而在这里处理器的最重要的工作就是数值计算。

发明内容

为了克服目前三相SVPWM并网的逆变装置中没有单相的交错SVPWM并网的逆变器，且采用MCU等微处理器完成对逆变的控制所产生的不足，本发明提供一种基于DSP的交错式单向空间矢量脉冲调制并网装置。

本发明为实现其目的而采用的技术方案是：一种基于DSP的交错式单向空间矢量脉冲调制并网装置，包括空间矢量脉冲调制装置、交错式控制装置和控制单元；

所述的控制单元包括DSP控制单元；所述的DSP控制单元根据市电交流锁相正弦波信号产生脉宽调制信号，输出接所述的空间矢量脉冲调制装置；

所述的空间矢量脉冲调制装置为单向空间矢量脉冲调制装置；包括一组实现功率逆变转换输出的桥式电路，所述的桥式电路由所述的DSP控制单元产生的脉宽调制信号控制；

所述的交错式控制装置将每个桥式电路的输出以相同频率按360度/N相位错开并联工作，其中N为≥2的整数。

进一步的，上述的一种基于DSP的交错式单向空间矢量脉冲调制并网装置中：所述的桥式电路包括第一整流管、第二整流管、第三整流管和第四整流管；

所述的第一整流管的发射极接第二整流管的集电极；

所述的第三整流管的发射极接第四整流管的集电极；

所述的第一整流管与第三整流管的集电极同时接直流电源的正极，所述的第二整流管和第四整流管的发射极同时接直流电源的负极；

所述的第一整流管、第二整流管、第三整流管和第四整流管的基极接所述的DSP控制单元产生的脉宽调制信号；