[发明专利]一种基于载波层叠的倍频调制方法

摘要

本发明公开了一种适用于混合级联H桥七电平逆变器的基于载波层叠的倍频调制方法，属于多电平变流器PWM技术领域。该方法首先将基准正弦信号v_ref取绝对值得到调制信号v_m，调制信号分别与三角载波信号v_tra、v_trc以及载波信号v_trb1、v_trb2进行比较，得到四个逻辑脉冲信号A、C、B₁、B₂，同时基准正弦信号直接与零电压比较得极性脉冲信号D。然后将这四个逻辑脉冲信号和极性脉冲信号经过驱动逻辑运算电路来产生一种优化的PWM驱动信号。本发明方法可以解决传统混合调制策略固有的功率倒灌问题，同时可以提高高压单元的等效开关频率，在该单元开关频率较低时保证逆变器输出电压具有良好的谐波特性。

主权项

1.一种基于载波层叠的倍频调制方法，其特征在于：该方法用于混合级联H桥七电平逆变器，混合级联H桥七电平逆变器的结构为：第一直流输入的正极和开关管Q₁₁的集电极、开关管Q₁₃的集电极连接，第一直流输入的负极和开关管Q₁₂的发射极、开关管Q₁₄的发射极连接，开关管Q₁₁的发射极和开关管Q₁₂的集电极连接并作为混合级联H桥七电平逆变器的第一输出端；第二直流输入的正极和开关管Q₂₁的集电极、开关管Q₂₃的集电极连接，第二直流输入的负极和开关管Q₂₂的发射极、开关管Q₂₄的发射极连接，开关管Q₂₁的发射极和开关管Q₂₂的集电极、开关管Q₁₃的发射极、开关管Q₁₄的集电极连接，开关管Q₂₃的发射极和开关管Q₂₄的集电极连接并作为混合级联H桥七电平逆变器的第二输出端；其中，第一直流输入的电平为E，第二直流输入的电平为2E；该方法的实现电路包括逻辑脉冲发生电路和驱动逻辑运算电路两部分，其中逻辑脉冲发生电路由基准正弦信号v_ref、绝对值运算电路Abs、三角载波信号v_tra、载波信号v_trb1、载波信号v_trb2、三角载波信号v_trc和五个比较器T₁～T₅组成；驱动逻辑运算电路由七个双输入与门Y₁～Y₇、六个双输入或门Z₁～Z₆和八个非门X₁～X₈组成，三角载波信号v_trc的峰峰值为E，位于零参考线之上，并且介于电平0和电平E之间，三角载波信号v_tra的峰峰值为E，位于零参考线之上，并且介于电平2E和电平3E之间，两者相位相同，频率均为f_c1；载波信号v_trb1和载波信号v_trb2的峰峰值为E，位于零参考线之上，介于电平E和电平2E之间，两者波形相同，频率均为f_c2，相位上相差180°，且其波形在半个载波周期内为普通的三角波，在另外半个载波周期内为恒值E，同时，频率f_c2小于频率f_c1，基准正弦信号v_ref接入绝对值运算电路Abs的输入端，绝对值运算电路Abs的输出信号为调制信号v_m，调制信号v_m分别接入比较器T₁～T₄的正相输入端，三角载波信号v_tra接入比较器T₁的反相输入端，载波信号v_trb1接入比较器T₂的反相输入端，载波信号v_trb2接入比较器T₃的反相输入端，三角载波信号v_trc接入比较器T₄的反相输入端，基准正弦信号v_ref接入比较器T₅的正相输入端，比较器T₅的反相输入端接零参考电位，比较器T₅输出的极性脉冲信号D作为开关管Q₁₁的驱动信号，比较器T₅输出端接非门X₃后的输出信号作为开关管Q₁₂的驱动信号；比较器T₂输出的逻辑脉冲信号B₁接非门X₁输入端，比较器T₃输出的逻辑脉冲信号B₂接非门X₂输入端，非门X₁和X₂的输出信号接或门Z₁的两个输入端，或门Z₁的输出端和比较器T₄输出的逻辑脉冲信号C接与门Y₂的两个输入端，与门Y₂的输出端和比较器T₁输出的逻辑脉冲信号A接或门Z₃的两个输入端，或门Z₃的输出端经非门X₄后和开关管Q₁₂的驱动信号接与门Y₄的两个输入端，或门Z₃的输出端和极性脉冲信号D接与门Y₅的两个输入端，与门Y₄的输出端和与门Y₅的输出端接或门Z₅的两个输入端，或门Z₅的输出信号作为开关管Q₁₄的驱动信号，或门Z₅的输出端接非门X₆后的输出信号作为开关管Q₁₃的驱动信号；逻辑脉冲信号B₂经非门X₂后和逻辑脉冲信号B₁接或门Z₂的两个输入端，或门Z₂的输出端经非门X₅后和开关管Q₁₂的驱动信号接与门Y₆的两个输入端，或门Z₂的输出端和极性脉冲信号D接与门Y₇的两个输入端，与门Y₆的输出端和与门Y₇的输出端接或门Z₆的两个输入端，或门Z₆的输出信号作为开关管Q₂₁的驱动信号，或门Z₆的输出端接非门X₇后的输出信号作为开关管Q₂₂的驱动信号；比较器T₃和T₅的输出端接与门Y₁的两个输入端，比较器T₃输出端经非门X₂后和开关管Q₁₂的驱动信号接与门Y₃的两个输入端，与门Y₁的输出端和与门Y₃的输出端接或门Z₄的两个输入端，或门Z₄的输出信号作为开关管Q₂₄的驱动信号，或门Z₄的输出端接非门X₈后的输出信号作为开关管Q₂₃的驱动信号。