[发明专利]用于Z源逆变器的SVPWM控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于Z源逆变器的SVPWM控制方法，属于逆变器的控制技术领域。

背景技术

传统的SVPWM控制方法中有8个矢量，如图4所示，该8个矢量将整个区间分成六个扇区，这8个矢量分别为000、001、010、100、011、101、110、111，代表着逆变器上桥臂三个开关管的状态，1代表导通，0代表关断，下桥臂三个开关管的状态与上桥臂相反。这8个矢量中，000与111是零矢量，其它六个为有效矢量。由矢量合成原理可知，图4中的任何一个向量都可以由这8个基本向量中与之相邻的两个基本向量合成得到。在逆变器的实际应用中，即是根据向量的大小和相位对开关管进行控制，从而控制逆变输出正弦电压的。

在SVPWM控制方法中，PWM波形在一个载波周期内是轴对称的。在不同的时刻，虽然相邻两个有效矢量的作用时间T1和T2是由零到最大值周期性变化的，但是两者之和T1+T2却变化不大。在已有的改进型SVPWM控制方法中，直通零矢量是被平均分成六段插入在传统零矢量和非零矢量之间的，两个相邻的有效矢量之间也插入了直通零矢量，这使得在T或T2为零时，中间插入的直通零矢量会移动到一个极左或极右的位置，正是在此时，会产生一个最大的电感电流纹波，如图5和图6所示。这对电感电流纹波的质量有很不利。

因此，现有Z源逆变器的SVPWM控制方法存在如下问题：

1、直通占空比受限、不能实现最大升压比；

2、逆变器开关频率增加，损耗增加；

3、电感电流、电容电压纹波较大，不利于Z源网络电感电容的小型化设计，而电感、电容过大正是制约Z源逆变器应用的障碍之一。

发明内容

本发明是为了解决Z源逆变器的现有SVPWM控制方法中，直通零矢量被平均分成六段插入在相邻零矢量和非零矢量及相邻的两个有效矢量之间，会产生一个最大的电感电流纹波的问题，提供了一种用于Z源逆变器的SVPWM控制方法。

本发明所述用于Z源逆变器的SVPWM控制方法，它基于传统SVPWM控制方法，用8个矢量代表逆变器上桥臂三个开关管的状态，该8个矢量分别为000、001、010、100、011、101、110、111，1代表导通，0代表关断，其中，000与111是传统零矢量，其它六个为有效矢量，该8个矢量将控制区间分成六个扇区；每个扇区的控制方法相同；

以第III扇区为例，在每个PWM周期Ts内，起作用的矢量自左至右布局为111、110、100、000、000、100、110、111，其中传统零矢量的总作用时间为T₀，设定直通零矢量的总作用时间为t₀，0＜t₀≤T₀，将直通零矢量的总作用时间t₀平均分成四段插入在传统零矢量与相邻有效矢量作用时间之间，实现对Z源逆变器的SVPWM控制。

t₀的取值范围为：0＜t₀≤0.5Ts。

本发明的优点：本发明方法在传统的SVPWM调制中分4段插入直通零矢量，它在保留原有改进型SVPWM控制方法的高电压利用率、高载波频率、不额外增加开关频率和直通占空比最大化的基础之上，既不额外增加逆变器开关次数，又提高了直通占空比调节范围，可将传统零矢量全部用直通零矢量替代，极大的降低了电感电流纹波，有利于Z源网络的小型化设计。

本发明方法中，部分传统零矢量时间T₀用直通零矢量时间t₀替代，插入在相邻的传统零矢量和非零矢量之间，如111或000与110或100等之间，而相邻的两个非零矢量之间不插入直通零矢量。这样做可带来的效果有：(1)由SVPWM的对称性可知，每段传统零矢量的作用时间由原来的T₀/4变为(T₀/4-t₀/4)，又T₀/4-t₀/4≥0，所以t₀≤T₀，从而使得传统零矢量可以全部用直通零矢量替代，实现最大升压比。(2)这种控制方法，被插入的直通零矢量在不同时刻，位置变化很小，电感电流纹波稳定。(3)该发明方法，不仅可以保证整个载波周期内母线电压对称，而且左右两半个载波周期内的母线电压也对称，这使得电感电流在半周期内也成中心对称分布，纹波峰峰值被削弱。理论计算表明：在其他条件都相同的前提下，采取本发明方法时，电感电流纹波比现有的Z源逆变器改进型SVPWM控制方法减小13％以上。

附图说明