CN103887999B - 一种非隔离交错并联的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非隔离交错并联的控制方法及装置，其中，所述非隔离交错并联的控制方法包括：在三相全桥交错式并联电路的电感工作于电流连续模式时，获取交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区；根据所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，确定各个开关管的开关状态；按照所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，向所述开关管发送脉宽调制波。采用本发明提及的非隔离交错并联的控制方法及装置不但可以降低共模环流峰值的最大值，减小共模电感的尺寸，还可以降低差模电流，减小EMC滤波器尺寸与直流侧电容的纹波电流，且使用该发明还可以在控制过程中减小扇区切换引起的输出电流不连续而引起的功率波动。

Description

一种非隔离交错并联的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种非隔离交错并联的控制方法及装置。

背景技术

传统的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulat ion，空间矢量脉宽调制)是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM（Pulse WidthModulat ion，脉宽调制）波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。

对于普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥。这六个开关器件组合起来共有8种安全的开关状态.其中000、111（这里是表示三个上桥臂的开关状态）这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流。因此称其为零矢量。以上所述同一个桥臂的上下半桥的信号相反。另外6种开关状态分别是六个有效矢量。它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区，利用这六个基本有效矢量和两个零量，可以合成360度内的任何矢量。当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量，而后用这两个基本矢量去表示，而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。用电压矢量按照不同的时间比例去合成所需要的电压矢量。从而保证生成电压波形近似于正弦波。

然而，在实际的非隔离交错并联的控制过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：

传统的SVPWM发波方式产生的共模环流峰值较大，导致共模电感尺寸较大；所述传统的SVPWM发波方式产生的差模电流也较大，从而导致EMC滤波器尺寸与直流侧电容的纹波电流较大；所述传统的SVPWM发波方式在控制过程中由于扇区切换引起的输出电流不连续而引起功率波动。

发明内容

本发明的实施例提供一种非隔离交错并联的控制方法及装置。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种非隔离交错并联的控制方法，包括：

在三相全桥交错式并联电路的电感工作于电流连续模式时，获取交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区；

根据所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，确定各个开关管的开关状态；

按照所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，向所述开关管发送脉宽调制波。

一种非隔离交错并联的控制装置，包括：

信息获取单元，用于在三相全桥交错式并联电路的电感工作于电流连续模式时，获取交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区；

状态确定单元，用于根据所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，确定各个开关管的开关状态；

发波单元：用于按照所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，向所述开关管发送脉宽调制波。

本发明提供的一种非隔离交错并联的控制方法及装置，通过在三相全桥交错式并联电路的电感工作于电流连续模式时，获取交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区；根据所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，确定各个开关管的开关状态；按照所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，向所述开关管发送脉宽调制波。采用本发明提及的非隔离交错并联的控制方法及装置不但可以降低共模环流峰值的最大值，减小共模电感的尺寸，还可以降低差模电流，减小EMC滤波器尺寸与直流侧电容的纹波电流，且使用该发明还可以在控制过程中减小扇区切换引起的输出电流不连续而引起的功率波动。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种非隔离交错并联的控制方法的流程图;

图2为本发明实施例提供的一种非隔离交错的两组三相全桥拓扑电路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种非隔离交错并联的控制装置的结构示意图

图4为本发明实施例提供的一种三相全桥拓扑环路的开关控制方法的扇区划分图；

图5为本发明实施例提供的非隔离交错并联的控制方法在第一扇区时，各个开关管的波形示意图；

图6为本发明实施例提供的非隔离交错并联的控制方法在第二扇区时，各个开关管的波形示意图；

图7为本发明实施例提供的非隔离交错并联的控制方法在第三扇区时，各个开关管的波形示意图；

图8为本发明实施例提供的非隔离交错并联的控制方法在第四扇区时，各个开关管的波形示意图；

图9为本发明实施例提供的非隔离交错并联的控制方法在第五扇区时，各个开关管的波形示意图；

图10为本发明实施例提供的非隔离交错并联的控制方法在第六扇区时，各个开关管的波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的一种非隔离交错并联的控制方法及装置进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种非隔离交错并联的控制方法；该方法包括：

S1:在三相全桥交错式并联电路的电感工作于电流连续模式时，获取交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区；

S2:根据所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，确定各个开关管的开关状态；

S3:按照所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，向所述开关管发送脉宽调制波。

其中，所述扇区共分为六个；[0，π/3)为第一扇区，[π/3，2π/3)为第二扇区，[2π/3，π)为第三扇区，[π，4π/3)为第四扇区，[4π/3，5π/3)为第五扇区，[5π/3，π)为第六扇区。

以下结合附图2中非隔离交错的两组三相全桥拓扑电路对本发明所述三相全桥拓扑环路的开关控制方法的工作原理进行详细的说明。

设附图2中SA1,SB1,SC1,SA1’,SB1’,SC1’和SA2,SB2,SC2,SA2’,SB2’,SC2’为开关管，所述开关管可以为MOSFET或带二极管的IGBT。所述附图2中的电路中电感都工作于电流连续模式，sa1表示SA1管的占空比，其下管SA1’与上管SA1互补开关;其余桥臂sb1表示SB1管的占空比，其下管SB1’与上管SB1互补开关;sc1表示SC1管的占空比，其下管SC1’与上管SC1互补开关。所述互补开关忽略了死区，该死区是为了避免上下管同时导通而引起短路。所述死区是指上下管在互补开关过程中上管即将打开，下管即将关闭的时刻，将上下开关管同时关闭的保护时段；或者，上管即将关闭，下管即将打开的时刻，将上下开关管同时关闭的保护时段。

经过以上保护时段之后，对应开关管打开。

交流侧VA,VB,VC电压以及扇区划分如下附图4所示，以A相为基准，[0，π/3)为第一扇区，[π/3，2π/3)为第二扇区，[2π/3，π)为第三扇区，[π，4π/3)为第四扇区，[4π/3，5π/3)为第五扇区，[5π/3，π)为第六扇区；

例如：依照本发明提供的控制方法可以获取到当电路在第一扇区工作时，Vb电压最低，且为负，不考虑死区及其他损耗的情况下，可以根据sc1=(Vc-Vb)/Vdc，sa1=(Va-Vb)/Vdc获取占空比，以及SB1=0，SC1，SA1分别按PWM工作，即按照所述获取到开关管的导通时间分别对SB1，SB2，SC1，SC2，SA1，SA2进行开关控制；其中，SB1=SB2=0表示开关管SB1、SB2在第一扇区的导通时间内一直关闭，则与所述SB1互补的SB1’则对应的一直打开，与所述SB2互补的SB2’则对应的一直打开无需控制；只有其余桥臂的四个开关管分别按PWM工作，即按照PWM进行打开或者关闭控制；其中，向SC1，SC2，SA1，SA2发送中间交错对称型波；其中，SC1与SA1形成组内交错，SC1与SC2形成组间交错，如图5所示。

当电路在第二扇区工作时，Va电压最高，且为正，SA1=SA2=1，SB1，SB2，SC1，SC2分别按PWM工作，不考虑死区及其他损耗的情况下，s b1=1-(Va-Vb)/Vdc，sc1=1-(Va-Vc)/Vdc；其中，SA1=SA2=1表示开关管SA1在第二扇区的导通时间内一直打开，则与所述SA1互补的SA1’则对应一直关闭，无需控制；与所述SA2互补的SA2’则对应一直关闭，无需控制；只有其余桥臂的四个开关分别按PWM工作，即按照PWM进行打开或者关闭控制；其中，向SB1，SB2，SC1，SC2发送中间交错对称型波，其中，SB1与SC1形成组内交错，SB1与SB2形成组间交错，如图6所示。

当电路在第三扇区工作时：Vc电压最低，且为负，SC1=SC2=0，SA1，SA2，SB1，SB2分别按PWM工作，不考虑死区及其他损耗的情况下，sa1=(Va-Vc)/Vdc，sb1=(Vb-Vc)/Vdc；其中，向SA1，SA2，SB1，SB2发送中间交错对称型波，其中，SA1与SB1形成组内交错，SA1与SA2形成组间交错，如图7所示。

当电路在第四扇区工作时，Vb电压最高，且为正，SB1=SB2=1，SC1，SC2，SA1，SA2分别按PWM工作，不考虑死区及其他损耗的情况下，sc1=1-(Vb-Vc)/Vdc，sa1=1-(Vb-Va)/Vdc；其中，向SC1，SC2，SA1，SA2发送中间交错对称型波，其中，SC1与SA1形成组内交错，SC1与SC2形成组间交错，如图8所示。

当电路在第五扇区工作时：Va电压最低，且为负，SA1=SA2=0，SB1，SB2，SC1，SC2分别按PWM工作，不考虑死区及其他损耗的情况下，sb1=(Vb-Va)/Vdc，sc1=(Vc-Va)/Vdc；其中，向SB1，SB2，SC1，SC2发送中间交错对称型波，其中，SB1与SC1形成组内交错，SB1与SB2形成组间交错，如图9所示。

当电路在第六扇区工作时，Vc电压最高，且为正，SC1=SC2=1，SA1，SA2，SB1，SB2分别按PWM工作，不考虑死区及其他损耗的情况下，sa1=1-(Vc-Va)/Vdc，sb1=1-(Vc-Vb)/Vdc；其中，向A1，SA2，SB1，SB2发送中间交错对称型波，其中，SA1与SB1形成组内交错，SA1与SA2形成组间交错，如图10所示。

本发明提供的非隔离交错并联的控制方法与传统SVPWM的控制方法相比，采用本发明提及的非隔离交错并联的控制方法及装置不但可以降低共模环流峰值的最大值，减小共模电感的尺寸，还可以降低差模电流，减小EMC滤波器尺寸与直流侧电容的纹波电流，且使用该发明还可以在控制过程中减小扇区切换引起的输出电流不连续而引起的功率波动。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种非隔离交错并联的控制装置的结构示意图；该装置包括：

信息获取单元301，用于在三相全桥交错式并联电路的电感工作于电流连续模式时，获取交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区；

状态确定单元302，用于根据所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，确定各个开关管的开关状态；

发波单元303：用于按照所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，向所述开关管发送脉宽调制波。

其中，所述扇区共分为六个；[0，π/3)为第一扇区，[π/3，2π/3)为第二扇区，[2π/3，π)为第三扇区，[π，4π/3)为第四扇区，[4π/3，5π/3)为第五扇区，[5π/3，π)为第六扇区。

需要说明的是，所述状态确定单元具体包括：

在第一扇区时，Vb电压最低，且为负，SB1与SB2持续关闭，SC1，SC2，

SA1，SA2开关控制，SB1’与SB2’持续打开，SC1’，SC2’，SA1’，SA2’关开控制；

在第二扇区工作时，Va电压最高，且为正，SA1与SA2持续打开，SB1，SB2，SC1，SC2开关控制，SA1’与SA2’持续关闭，SB1’，SB2’，SC1’，SC2’开关控制；

在第三扇区工作时：Vc电压最低，且为负，SC1与SC2持续关闭，SA1，SA2，SB1，SB2开关控制，SC1’与SC2’持续打开，SA1’，SA2’，SB1’，SB2’开关控制；

在第四扇区工作时，Vb电压最高，且为正，SB1与SB2持续打开，SC1，SC2，SA1，SA2开关控制，SB1’与SB2’持续关闭，SC1’，SC2’，SA1’，SA2’开关控制；

在第五扇区工作时：Va电压最低，且为负，SA1与SA2持续关闭，SB1，SB2，SC1，SC2开关控制，SA1’与SA2’持续打开，SB1’，SB2’，SC1’，SC2’开关控制；

在第六扇区工作时，Vc电压最高，且为正，SC1与SC2持续打开，SA1，SA2，SB1，SB2开关控制，SC1’与SC2’持续关闭，SA1’，SA2’，SB1’，SB2’开关控制。

还需要说明的是，所述发波单元具体包括：

在第一扇区时，向SC1，SC2，SA1，SA2发送中间交错对称型波；其中，SC1与SA1形成组内交错，SC1与SC2形成组间交错；

在第二扇区工作时，向SB1，SB2，SC1，SC2发送中间交错对称型波，其中，SB1与SC1形成组内交错，SB1与SB2形成组间交错；

在第三扇区工作时，向SA1，SA2，SB1，SB2发送中间交错对称型波，其中，SA1与SB1形成组内交错，SA1与SA2形成组间交错；

在第四扇区工作时，向SC1，SC2，SA1，SA2发送中间交错对称型波，其中，SC1与SA1形成组内交错，SC1与SC2形成组间交错；

在第五扇区工作时，向SB1，SB2，SC1，SC2发送中间交错对称型波，其中，SB1与SC1形成组内交错，SB1与SB2形成组间交错；

在第六扇区工作时，向A1，SA2，SB1，SB2发送中间交错对称型波，其中，SA1与SB1形成组内交错，SA1与SA2形成组间交错。

本发明提供的一种非隔离交错并联的控制方法及装置，通过在三相全桥交错式并联电路的电感工作于电流连续模式时，获取交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区；根据所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，确定各个开关管的开关状态；按照所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，向所述开关管发送脉宽调制波。采用本发明提及的非隔离交错并联的控制方法及装置不但可以降低共模环流峰值的最大值，减小共模电感的尺寸，还可以降低差模电流，减小EMC滤波器尺寸与直流侧电容的纹波电流，且使用该发明还可以在控制过程中减小扇区切换引起的输出电流不连续而引起的功率波动。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：（方法的步骤），所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种非隔离交错并联的控制方法，其特征在于，该方法包括：

在三相全桥交错式并联电路的电感工作于电流连续模式时，获取交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区；

根据所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，确定各个开关管的开关状态；

按照所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，向所述开关管发送脉宽调制波；

所述扇区共分为六个；[0，π/3)为第一扇区，[π/3，2π/3)为第二扇区，[2π/3，π)为第三扇区，[π，4π/3)为第四扇区，[4π/3，5π/3)为第五扇区，[5π/3，π)为第六扇区；

当所述三相全桥交错式并联电路为非隔离交错的两组三相全桥拓扑电路时，其中一组非隔离交错的三相全桥拓扑电路包括：上桥臂开关管SA1，SB1，SC1和下桥臂开关管SA1’,SB1’，SC1’；另一组非隔离交错的三相全桥拓扑电路包括：上桥臂开关管开关管SA2，SB2，SC2和下桥臂开关管SA2’,SB2’，SC2’；所述上桥臂开关管SA1，SB1，SC1依次与所述上桥臂开关管开关管SA2，SB2，SC2相对应；所述下桥臂开关管SA1’,SB1’，SC1’依次与所述下桥臂开关管SA2’,SB2’，SC2’相对应；所述根据所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，确定各个开关管的开关状态的步骤具体包括：

在第一扇区时，Vb电压最低，且为负，SB1与SB2持续关闭，SC1，SC2，SA1，SA2开关控制，SB1’与SB2’持续打开，SC1’，SC2’，SA1’，SA2’开关控制；

在第二扇区工作时，Va电压最高，且为正，SA1与SA2持续打开，SB1，SB2，SC1，SC2开关控制，SA1’与SA2’持续关闭，SB1’，SB2’，SC1’，SC2’开关控制；

在第三扇区工作时：Vc电压最低，且为负，SC1与SC2持续关闭，SA1，SA2，SB1，SB2开关控制，SC1’与SC2’持续打开，SA1’，SA2’，SB1’，SB2’开关控制；

在第四扇区工作时，Vb电压最高，且为正，SB1与SB2持续打开，SC1，SC2，SA1，SA2开关控制，SB1’与SB2’持续关闭，SC1’，SC2’，SA1’，SA2’开关控制；

在第五扇区工作时：Va电压最低，且为负，SA1与SA2持续关闭，SB1，SB2，SC1，SC2开关控制，SA1’与SA2’持续打开，SB1’，SB2’，SC1’，SC2’开关控制；

在第六扇区工作时，Vc电压最高，且为正，SC1与SC2持续打开，SA1，SA2，SB1，SB2开关控制，SC1’与SC2’持续关闭，SA1’，SA2’，SB1’，SB2’开关控制。

2.根据权利要求1所述的非隔离交错并联的控制方法,其特征在于，所述按照所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，向所述开关管发送脉宽调制波的步骤，具体包括：

在第一扇区时，向SC1，SC2，SA1，SA2发送中间交错对称型波；其中，SC1与SA1形成组内交错，SC1与SC2形成组间交错；

在第二扇区工作时，向SB1，SB2，SC1，SC2发送中间交错对称型波，其中，SB1与SC1形成组内交错，SB1与SB2形成组间交错；

在第三扇区工作时，向SA1，SA2，SB1，SB2发送中间交错对称型波，其中，SA1与SB1形成组内交错，SA1与SA2形成组间交错；

在第四扇区工作时，向SC1，SC2，SA1，SA2发送中间交错对称型波，其中，SC1与SA1形成组内交错，SC1与SC2形成组间交错；

在第五扇区工作时，向SB1，SB2，SC1，SC2发送中间交错对称型波，其中，SB1与SC1形成组内交错，SB1与SB2形成组间交错；

在第六扇区工作时，向A1，SA2，SB1，SB2发送中间交错对称型波，其中，SA1与SB1形成组内交错，SA1与SA2形成组间交错。

3.一种非隔离交错并联的控制装置，其特征在于，该装置包括：

信息获取单元，用于在三相全桥交错式并联电路的电感工作于电流连续模式时，获取交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区；

状态确定单元，用于根据所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，确定各个开关管的开关状态；

发波单元：用于按照所述交流侧的三相电压Va、Vb、Vc及其对应的扇区，向所述开关管发送脉宽调制波；

所述扇区共分为六个；[0，π/3)为第一扇区，[π/3，2π/3)为第二扇区，[2π/3，π)为第三扇区，[π，4π/3)为第四扇区，[4π/3，5π/3)为第五扇区，[5π/3，π)为第六扇区；

当所述三相全桥交错式并联电路为非隔离交错的两组三相全桥拓扑电路时，其中一组非隔离交错的三相全桥拓扑电路包括：上桥臂开关管SA1，SB1，SC1和下桥臂开关管SA1’,SB1’，SC1’；另一组非隔离交错的三相全桥拓扑电路包括：上桥臂开关管开关管SA2，SB2，SC2和下桥臂开关管SA2’,SB2’，SC2’；所述上桥臂开关管SA1，SB1，SC1依次与所述上桥臂开关管开关管SA2，SB2，SC2相对应；所述下桥臂开关管SA1’,SB1’，SC1’依次与所述下桥臂开关管SA2’,SB2’，SC2’相对应；所述状态确定单元具体包括：

在第一扇区时，Vb电压最低，且为负，SB1与SB2持续关闭，SC1，SC2，SA1，SA2开关控制，SB1’与SB2’持续打开，SC1’，SC2’，SA1’，SA2’开关控制；

在第二扇区工作时，Va电压最高，且为正，SA1与SA2持续打开，SB1，SB2，SC1，SC2开关控制，SA1’与SA2’持续关闭，SB1’，SB2’，SC1’，SC2’开关控制；

在第三扇区工作时：Vc电压最低，且为负，SC1与SC2持续关闭，SA1，SA2，SB1，SB2开关控制，SC1’与SC2’持续打开，SA1’，SA2’，SB1’，SB2’开关控制；

在第四扇区工作时，Vb电压最高，且为正，SB1与SB2持续打开，SC1，SC2，SA1，SA2开关控制，SB1’与SB2’持续关闭，SC1’，SC2’，SA1’，SA2’开关控制；

在第五扇区工作时：Va电压最低，且为负，SA1与SA2持续关闭，SB1，SB2，SC1，SC2开关控制，SA1’与SA2’持续打开，SB1’，SB2’，SC1’，SC2’开关控制；

在第六扇区工作时，Vc电压最高，且为正，SC1与SC2持续打开，SA1，SA2，SB1，SB2开关控制，SC1’与SC2’持续关闭，SA1’，SA2’，SB1’，SB2’开关控制。

4.根据权利要求3所述的非隔离交错并联的控制装置,其特征在于，所述发波单元具体包括：

在第一扇区时，向SC1，SC2，SA1，SA2发送中间交错对称型波；其中，SC1与SA1形成组内交错，SC1与SC2形成组间交错；

在第二扇区工作时，向SB1，SB2，SC1，SC2发送中间交错对称型波，其中，SB1与SC1形成组内交错，SB1与SB2形成组间交错；

在第三扇区工作时，向SA1，SA2，SB1，SB2发送中间交错对称型波，其中，SA1与SB1形成组内交错，SA1与SA2形成组间交错；

在第四扇区工作时，向SC1，SC2，SA1，SA2发送中间交错对称型波，其中，SC1与SA1形成组内交错，SC1与SC2形成组间交错；

在第五扇区工作时，向SB1，SB2，SC1，SC2发送中间交错对称型波，其中，SB1与SC1形成组内交错，SB1与SB2形成组间交错；

在第六扇区工作时，向A1，SA2，SB1，SB2发送中间交错对称型波，其中，SA1与SB1形成组内交错，SA1与SA2形成组间交错。