CN101895222A - 基于反相交叉的多载波tpwm调制方法 - Google Patents

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Abstract

基于反相交叉的多载波TPWM调制方法，保证电流型逆变器的直流侧电流连续、以及降低控制电路的复杂度的技术问题，采用的技术方案是，包括四个载波三角波，一个梯形调制波，载波三角波分成两组，正半轴一组，负半轴一组，正半轴的两个载波三角形相位互差180度，并且交叉在一起，即位置反相交叉，下半轴的两个载波三角形相位互差180度，并且交叉在一起，上半轴和下半轴对称，为保证各相输出功率平衡，要求调制输出的波形是关于调制波对称的，即载波比是三的倍数且为奇数。进一步简化了控制电路，并省去了复杂的梯形波调制电路和三角波切换电路，使得整个系统更容易实现。

Description

基于反相交叉的多载波TPWM调制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，特别是涉及一种基于反相交叉的多载波TPWM调制方法，尤其适用于电流型逆变器。
背景技术
电流型逆变器要求直流侧电流连续，因此对逆变器的控制要求较高。通常采用TPWM梯形波调制法，载波用三角波或锯齿波。目前所见到的调制方法有两种，一种是用两个载波三角波，这两个三角波相角互差180度，调制波TPWM波有三个，互差120度，通过严格控制载波三角形的输出达到调制目的。该方法的优点是只用了两个载波三角波，缺点比较大，需要三组载波三角形切换电路和三组正负脉冲形成电路，从而使的控制比较复杂。还有一种方法是采用一组载波三角形，但梯形波在上升段和下降段分别用三角波来代替，该方法的优点是只用了一组载波，缺点是调制波复杂，一相需加2个三角波，三相则需12个三角波，而且为了达到左右波形的对称，在比较时需要专门的控制电路，从而使整个系统很复杂。
发明内容
本发明的目的是为了保证电流型逆变器的直流侧电流连续、以及降低控制电路的复杂度的技术问题，结合电流型逆变器的特点，设计了基于反相交叉的多载波TPWM调制方法，通过4个载波三角波以及一个梯形调制波进行调制，调制后进行叠加，在保证电流连续的基础上，控制电路简单易实现。
本发明为实现发明目的采用的技术方案是，基于反相交叉的多载波TPWM调制方法，以上方法是在对直流电流源进行逆变输出交流信号的过程中实现的，借助控制电路对开关管的输出电流进行调制，直流电流源的基波采用三角波发生电路生成载波三角波，在此基础上进行以下步骤：
1)、借助第一移相电路将载波三角波分为四相，输出四个载波三角波，其中正半轴两个载波三角波，负半轴两个载波三角波；
2)、借助梯形波发生电路生成梯形调制波；
3)、借助第二移相电路将梯形调制波分为三相调制波；
4)、借助控制电路的控制以及比较器的比较计算，用梯形调制波对四个载波三角波进行调制，生成三相交流电流。
本发明包括四个载波三角波，一个梯形调制波，载波三角波分成两组，正半轴一组，负半轴一组，正半轴的两个载波三角形相位互差180度，并且交叉在一起，即位置反相交叉，下半轴的两个载波三角形相位互差180度，并且交叉在一起，上半轴和下半轴对称，该种排列方法保证了直流侧电流的连续性，但不能保证三相输出的功率相等和波形的左右对称。为保证各相输出功率平衡，要求调制输出的波形是关于调制波对称的，即载波比是三的倍数且为奇数，例如3、9、15、21、27等。调制比为1，调制梯形波正半轴被分为3份，上升段60度，中间60度，下降段60度，负半轴和正半轴对称。
本发明的有益效果：由四组载波三角形和梯形波直接进行调制，简单易行，而且三相电路可以用同一组载波三角形，进一步简化了控制电路，并省去了复杂的梯形波调制电路和三角波切换电路，使的整个系统更容易实现。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明多载波在单相上的调制原理。
图2是本发明具体实施过程的三相调制原理图。
图中Wc1、Wc2、Wc3、Wc4为四个三角载波，Wm为梯形调制波，①、②、③、④、⑤、⑥分别为梯形波的上升段、中间段、下降段、负半轴下降段，中间段、上升段，1、3、5、7、9为一相输出的电流，1′、3′、5′为对应相输出的电流，Wma、Wmb、Wmc、分别为三相调制波，IA、IB、IC分别是三相的输出电流。
具体实施方式
基于反相交叉的多载波TPWM调制方法，以上方法是在对直流电流源进行逆变输出交流信号的过程中实现的，借助控制电路对开关管的输出电流进行调制，直流电流源的基波采用三角波发生电路生成载波三角波，在此基础上进行以下步骤：
1)、借助第一移相电路将载波三角波分为四相，输出四个载波三角波，其中正半轴两个载波三角波，负半轴两个载波三角波；
2)、借助梯形波发生电路生成梯形调制波；
3)、借助第二移相电路将梯形调制波分为三相调制波；
4)、借助控制电路的控制以及比较器的比较计算，用梯形调制波对四个载波三角波进行调制，生成三相交流电流。
上述的步骤1)中，四个载波三角波中，正半轴的两个载波三角波的相位差是180°，负半轴两个载波三角波的相位差是180°。
上述正半轴的两个载波三角波与负半轴两个载波三角波相对横轴对称。
上述的步骤3)中，三相梯形调制波中，两两梯形波相位互为120°。
为保证各相输出功率平衡，要求调制输出的波形是关于调制波对称的，上述的方法中，载波比是3的奇数倍。
实施例：参看图1、图2。图中四个载波三角波中，上半轴Wc1与Wc2和下半轴Wc3与Wc4互为反相，并且两两交叉叠加；
调制与比较过程是：在0～π3区间，Wm与Wc1相比较；在π/3～2π/3区间，Wm与Wc1和Wc2均可比较；在2π/3～π区间，Wm与Wc2相比较；在π～4π/3区间，Wm与Wc3相比较；在4π/3～5π/3区间，Wm与Wc3和Wc4均可比较；在5π/3～2π区间，Wm与Wc4相比较。比较的条件是：当三角波大于梯形波时，输出低电位，当三角波小于梯形波时，输出高电位。
由图中可知，由于反相交叉的两个载波互为倒相，而调制波也是互为倒相的关系，因此不管载波比是多少，也不管初始相位是多少，总能保证电流在两相之间严格切换，即保证了电流的连续性，如在2π/3～π区间，下半周和上半周对称，由另两个三角形来调制，同样，这两个三角形也互为倒相。
上面的方法保证了交换电流的两相严格互补的条件，即保证了电流的连续性，但不能保证交换相功率平衡，为了使三相的功率都平衡，即应保证每个波形的上升段和下降段的导通时间各为50％，即π/6。当载波比是3的整数倍且为奇数时，输出的功率完全相等。

Claims (5)

1.基于反相交叉的多载波TPWM调制方法，以上方法是在对直流电流源进行逆变输出交流信号的过程中实现的，借助控制电路对开关管的输出电流进行调制，其特征在于：直流电流源的基波采用三角波发生电路生成载波三角波，在此基础上进行以下步骤：
1)、借助第一移相电路将载波三角波分为四相，输出四个载波三角波，其中正半轴两个载波三角波，负半轴两个载波三角波；
2)、借助梯形波发生电路生成梯形调制波；
3)、借助第二移相电路将梯形调制波分为三相调制波；
4)、借助控制电路的控制以及比较器的比较计算，用梯形调制波对四个载波三角波进行调制，生成三相交流电流。
2.根据权利要求1所述的基于反相交叉的多载波TPWM调制方法，其特征在于：所述的步骤1)中，四个载波三角波中，正半轴的两个载波三角波的相位差是180°，负半轴两个载波三角波的相位差是180°。
3.根据权利要求1或2所述的基于反相交叉的多载波TPWM调制方法，其特征在于：所述正半轴的两个载波三角波与负半轴两个载波三角波相对横轴对称。
4.根据权利要求1所述的基于反相交叉的多载波TPWM调制方法，其特征在于：所述的步骤3)中，三相梯形调制波中，两两梯形波相位互为120°。
5.根据权利要求1所述的基于反相交叉的多载波TPWM调制方法，其特征在于：所述的方法中，载波比是3的奇数倍。
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