[发明专利]一种高效率低纹波变频调制方法

说明书

本发明公开了一种高效率低纹波变频调制方法，属于电力传动技术领域；本发明驱动两个高频开关器件和六个低频开关器件组成的逆变器，改进传统空间矢量调制策略中零矢量的生成方式和时序，由高频器件控制母线电压为零替代零电压矢量，同时为低频器件提供零电压开关条件；低频器件只产生有效电压矢量，开关动作次数减少，利用高频器件的低开关损耗特性降低逆变器损耗，从而提高逆变器的可用开关频率，降低电流纹波；本发明根据电流纹波的预测值和给定值实时调节载波周期，降低电流纹波，改善系统的电磁兼容性能；本发明所提出的调制算法可同时实现获取更高的系统工作效率、更低的电流纹波输出、更高的电流控制精度，具有一定的应用价值。

技术领域

本发明涉及电力传动技术领域，尤其涉及一种高效率低纹波变频调制方法。

背景技术

在逆变器的工作过程中,由于开关器件的非线性,以及高基频或大功率的工作场合限制,功率器件的开关频率相对较低,低载频比使得逆变器输出电流纹波增加，谐波成分增加，且多集中于开关频率倍数次，对电机的驱动控制、公用电网的安全运行和系统的电磁兼容性带来很多不利影响：

1.引起电机转矩脉动、增加电机的运行噪声、轴承损伤和整体损耗，加快温升，缩短电机的使用寿命，严重时电机定、转子损耗过大，电机发热严重，对电机造成不可逆损伤。

2.影响电网、输出线路稳定、电气设备、变压器、计量和通信设备正常工作。向电网注入谐波，消耗有功和无功功率，易使继电保护装置发生误动作，影响用电设备的寿命和电网输出线路的稳定性。

3.产生电磁干扰，影响驱动控制电路的正常工作，降低了系统操作稳定性、安全可靠性和电磁兼容性。

为了提高逆变器可用开关频率、降低逆变器损耗和电流纹波并改善系统电磁兼容特性，目前有改进逆变器调制算法、改进逆变器拓扑结构等方案。

发明内容

发明目的：针对背景技术的缺陷，本发明提供了一种高效率低纹波变开关频率调制算法。通过改进逆变器拓扑并提出相应的空间矢量调制算法来降低逆变器电流纹波，改善系统电磁兼容特性，同时提高系统效率。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高效率低纹波变频调制方法，用于如下电机驱动系统：所述电机驱动系统包括矢量控制模块、调制算法模块和混合型逆变器模块组成；所述矢量控制模块为双闭环结构，用于输出给定参考电压，驱动信号控制混合型逆变器模块各开关管开通关断，进而控制电机；所述调制算法模块通过调整逆变器驱动信号以合成给定参考电压；所述混合型逆变器模块包括后级低频开关模块和前级高频开关模块；所述后级低频开关模块包括第一至第六低频开关器件，所述低频开关器件组成三相全桥结构；所述前级高频开关模块包括第一至第二高频开关器件；所述第一至第二高频开关器件组成半桥结构，所述第二高频开关器件与后级低频开关模块中的三相全桥结构并联；所述三相全桥的三相输出端为混合型逆变器模块的输出端；

所述高效率低纹波变频调制方法具体步骤如下：

步骤S1、根据矢量控制模块输出的给定电压确定下一个载波周期的参考电压矢量所在扇区和所需施加的用于合成参考电压矢量的基本电压矢量；

步骤S2、根据伏秒平衡原理计算出恒定载波周期T_{s_cons}中用于合成参考电压矢量的基本电压矢量作用时间；

步骤S3、所述前级高频开关通过控制后级母线电压为零来代替零电压矢量，后级低频开关负责有效电压矢量的生成；基于步骤S2计算的基本电压矢量作用时间，设计开关时序；令零电压矢量作用于两个有效电压矢量之间，后级低频开关器件动作位于前级高频开关器件产生零电压矢量期间；在各个载波周期中，后级低频开关模块通过一相桥臂斩波实现两个有效矢量的切换，另外两相桥臂一相保持常开状态，另一相保持常关状态；