[发明专利]二极管辅助升降压逆变器最大升压和最小开关频率脉宽调制方法

权利要求书

1.一种二极管辅助升降压逆变器最大升压控制和最小开关频率脉宽调制方法，其特征在于，调节升压电路中S的占空比控制逆变桥直流侧电压的平均值为变流器三相输出线电压的瞬时最大值，具体调制方法包括以下步骤：

1)在给定交流输出电压幅值下，根据式(1)计算电压增益G，其定义为交流输出相电压峰值与1/2倍直流电源电压的比值：

G=v^acVdc/2=2v^acVdc---(1)]]>

其中，表示交流输出相电压峰值，V_dc直流电源电压；

2)根据空间电压矢量定义，将交流输出电压分为六个扇区，根据式(2)计算每一个扇区中，任一开关周期内，升压电路中开关管S开通占空比d_son：

dSon(ωt)=23πG·cos(θ-π6)2π+33G-1---(2)]]>

其中：θ＝ωt％(π/3)，ω＝2πf_line，f_line为输出三相电压基波频率；

3)根据下表设计逆变桥中六个功率器件的开关状态：

0°≤θ≤60°60°≤θ≤120°120°≤θ≤180°180°≤θ≤240°240°≤θ≤300°300°≤θ≤360°A相S_ap＝1；S_an＝0S_apS_an＝PWMS_ap＝0；S_an＝1S_ap＝0；S_an＝1S_apS_an＝PWMS_ap＝1；S_an＝0B相S_bpS_bn＝PWMS_bp＝1；S_bn＝0S_bp＝1；S_bn＝0S_bpS_bn＝PWMS_bp＝0；S_bn＝1S_bp＝0；S_bn＝1C相S_cp＝0；S_cn＝1S_cp＝0；S_cn＝1S_cpS_cn＝PWMS_cp＝1；S_cn＝0S_cp＝1；S_cn＝0S_cpS_cn＝PWM

4)根据式(3)计算工作于PWM调制一相桥臂上、下开关管的导通占空比和

dSip*(ωt)=(1+dSon(ωt))2·vmid(ωt)-vmin(ωt)vmax(ωt)-vmin(ωt)0≤vmid(ωt)-vmin(ωt)vmax(ωt)-vmin(ωt)≤2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)dSip*(ωt)=(1+dSon(ωt))·vmid(ωt)-vmin(ωt)vmax(ωt)-vmin(ωt)2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)≤vmid(ωt)-vmin(ωt)vmax(ωt)-vmin(ωt)≤1dSin*(ωt)=1-dSip*(ωt)---(3)]]>

其中：任一扇区内，v_min(ωt)是输出相电压最小值；v_max(ωt)是相电压最大值，v_mid(ωt)是相电压中间值；i表示输出电压中间值的一相a、b或c；

5)确定二极管辅助升降压逆变器各功率器件开关状态和占空比后，由数字控制器生成PWM驱动信号，控制主电路。

2.根据权利要求1所述的二极管辅助升降压逆变器最大升压控制和最小开关频率脉宽调制方法，其特征在于，所述步骤4)中：一个开关周期T_s内，逆变桥中两个桥臂的电力半导体器件开关状态固定不动作，另一桥臂的电力半导体器件采用脉宽调制方式PWM控制；逆变桥中电力半导体器件的等效开关频率减小为1/3f_s，其中，f_s＝1/T_s；

第一扇区的开关状态为：输出三相电压v_max＝v_a，v_mid＝v_b，v_min＝v_c，S_ap和S_cn始终开通，S_an和S_cp始终关断，B相桥臂上、下开关管S_bp和S_bn采用PWM调制且开关状态互补，其导通占空比d_Sbp、d_Sbn代入(3)式计算获得：

dSbp*(ωt)=(1+dSon(ωt))2·vb(ωt)-vc(ωt)va(ωt)-vc(ωt))0≤vb(ωt)-vc(ωt)va(ωt)-vc(ωt)≤2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)dSbp*(ωt)=(1+dSon(ωt))·vb(ωt)-vc(ωt)va(ωt)-vc(ωt)-dSon(ωt)2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)≤vb(ωt)-vc(ωt)va(ωt)-vc(ωt)≤1dSbn*(ωt)=1-dSbp*(ωt)---(4)]]>

第二扇区的开关状态为：输出三相电压v_max＝v_b，v_mid＝v_a，v_min＝v_c，S_bp和S_cn始终开通，S_bn和S_cp始终关断，A相桥臂上、下开关管S_ap和S_an采用PWM调制且开关状态互补，其导通占空比d_Sap、d_San代入(3)式计算获得：

dSap*(ωt)=(1+dSon(ωt))2·va(ωt)-vc(ωt)vb(ωt)-vc(ωt))0≤va(ωt)-vc(ωt)vb(ωt)-vc(ωt)≤2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)dSap*(ωt)=(1+dSon(ωt))·va(ωt)-vc(ωt)vb(ωt)-vc(ωt)-dSon(ωt)2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)≤va(ωt)-vc(ωt)vb(ωt)-vc(ωt)≤1dSan*(ωt)=1-dSap*(ωt)---(5)]]>

第三扇区的开关状态为：输出三相电压v_max＝v_b，v_mid＝v_c，v_min＝v_a，S_bp和S_an始终开通，S_bn和S_ap始终关断，C相桥臂上、下开关管S_cp和S_cn采用PWM调制且开关状态互补，其导通占空比d_Scp、d_Scn代入(3)式计算获得：

dScp*(ωt)=(1+dSon(ωt))2·vc(ωt)-va(ωt)vb(ωt)-va(ωt))0≤vc(ωt)-va(ωt)vb(ωt)-va(ωt)≤2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)dScp*(ωt)=(1+dSon(ωt))·vc(ωt)-va(ωt)vb(ωt)-va(ωt)-dSon(ωt)2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)≤vc(ωt)-va(ωt)vb(ωt)-va(ωt)≤1dScn*(ωt)=1-dScp*(ωt)---(6)]]>

第四扇区的开关状态为：输出三相电压v_max＝v_c，v_mid＝v_b，v_min＝v_a，S_cp和S_an始终开通，S_cn和S_ap始终关断，B相桥臂上、下开关管S_bp和S_bn采用PWM调制且开关状态互补，其导通占空比d_Sbp、d_Sbn代入(3)式计算获得：

dSbp*(ωt)=(1+dSon(ωt))2·vb(ωt)-va(ωt)vc(ωt)-va(ωt))0≤vb(ωt)-va(ωt)vc(ωt)-va(ωt)≤2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)dSbp*(ωt)=(1+dSon(ωt))·vb(ωt)-va(ωt)vc(ωt)-va(ωt)-dSon(ωt)2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)≤vb(ωt)-va(ωt)vc(ωt)-va(ωt)≤1dSbn*(ωt)=1-dSbp*(ωt)---(7)]]>

第五扇区的开关状态为：输出三相电压v_max＝v_c，v_mid＝v_a，v_min＝v_b，S_cp和S_bn始终开通，S_cn和S_bp始终关断，A相桥臂上、下开关管S_ap和S_an采用PWM调制且开关状态互补，其导通占空比d_Sap、d_San代入(3)式计算获得：

dSap*(ωt)=(1+dSon(ωt))2·va(ωt)-vb(ωt)vc(ωt)-vb(ωt))0≤va(ωt)-vb(ωt)vc(ωt)-vb(ωt)≤2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)dSap*(ωt)=(1+dSon(ωt))·va(ωt)-vb(ωt)vc(ωt)-vb(ωt)-dSon(ωt)2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)≤va(ωt)-vb(ωt)vc(ωt)-vb(ωt)≤1dSan*(ωt)=1-dSap*(ωt)---(8)]]>

第六扇区的开关状态为：输出三相电压v_max＝v_a，v_mid＝v_c，v_min＝v_b，S_ap和S_bn始终开通，S_an和S_bp始终关断，C相桥臂上、下开关管S_cp和S_cn采用PWM调制且开关状态互补，其导通占空比d_Scp、d_Scn代入(3)式计算获得：

dScp*(ωt)=(1+dSon(ωt))2·vc(ωt)-vb(ωt)va(ωt)-vb(ωt))0≤vc(ωt)-vb(ωt)va(ωt)-vb(ωt)≤2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)dScp*(ωt)=(1+dSon(ωt))·vc(ωt)-vb(ωt)va(ωt)-vb(ωt)-dSon(ωt)2·dSon(ωt)1+dSon(ωt)≤vc(ωt)-vb(ωt)va(ωt)-vb(ωt)≤1dScn*(ωt)=1-dScp*(ωt)---(9).]]>