CN104485834A - Vvvf逆变器spwm调制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的VVVF逆变器SPWM调制方法，调制波输出频率按Fout＝Fout±△Fm变化，直到Fout＝Fref,如果Fout不大于最小同步调制频率值Fmin，载波频率Fsw为异步调制频率Fsw1；否则载波Fsw等于载波同步调制频率Fsw2＝3*K*Fout(K＝INT(INT(Fsw1/Fout/3)/2)*2+1，INT为取整运算符)。如果载波与调制波不同步，则载波频率按Fsw＝Fsw2+△Fc变化，直至载波与调制波同步，再重置Fsw为Fsw2,然后每当调制波A相相角为零时置三角载波相角为零。从而使输出三相线电压波形对称稳定，避免了电机电流和转矩的突变，不会产生较大的脉动和噪声，有利于电机的稳定运行。

Description

VVVF逆变器SPWM调制方法

技术领域

本发明涉及一种VVVF逆变器SPWM调制方法,属于电气控制技术领域。

背景技术

通用型VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)逆变器,通过同时改变频率和电压，达到磁通恒定(电压/频率恒定)和控制电机转速的目的，是不依赖电机参数的开环控制模式，具有控制简单，容易实现的特点，在工业应用中使用非常广泛。通用型VVVF逆变器的载波一般为三角波，通常采用SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)调制方式，使脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，再经过适当的滤波就可以得到正弦波输出，这种希望输出的正弦波形即为调制波。载波频率和调制波频率之比为载波比N。根据载波与调制波是否同步以及载波比N的不同，SPWM调制方式分为异步调制和同步调制。

在变频调速范围宽的情况下采用异步调制输出，由于载波信号频率保持不变，载波比不能保持3的奇数整数倍，SPWM脉冲的对称性不可能得到保证，也就无法保证逆变器输出波形对称。在高速区间载波比将大幅减小，异步调制所固有的输出波形的不对称特点将变得严重，因而对谐波分布及负载运行产生不利影响；如果提高载波频率，可使调制波频率较高时仍能保持较大的载波比，从而改善输出波形的对称性，但较高的开关频率一方面会使死区效应增强，导致定子电流畸变和波动，从而引起电机转速波动；另一方面，功率损耗增大，功率模块发热增加，影响逆变器的可靠性。而采用同步调制输出，在逆变电路输出频率低时，由于载波频率很低，会有较大的噪声，严重影响输出波形的质量。

为了减少谐波的输出，使逆变器输出电压电流波形更接近于正弦，现有技术一般采用分段同步调制模式，在调制波低频区采用异步调制方式，低速时的异步调制保证了较高的载波频率，降低了输出噪声，提高了输出波形的质量；在调制波高频区，在不同频段使用不同载波比的同步调制，分段同步模式可保证载波比为3的奇数倍，使输出线电压波形对称，并充分利用了开关元器件的开关频率。但是这种分段同步控制不仅较为复杂，而且在由异步调制变为同步调制或不同载波比切换时，对于通用型VVVF逆变器,由于采用开环控制，载波频率的阶跃变化会导致SPWM的电压和相位发生突变，引起电流和转矩突变，影响电机的正常运行，严重时还会出现波形振荡，产生较大的脉动和较强的噪声。

发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种VVVF逆变器SPWM调制方法。

本发明的目的是这样实现的：一种VVVF逆变器SPWM调制方法，调制波采为正弦波形，载波为三角波形，其特征在于采取下列步骤：

A.设定调制波的频率变化增量△Fm及最小同步调制频率Fmin，设定载波的异步调制频率Fsw1及同步调制频率变化增量△Fc；

B.逆变器上电，使载波频率Fsw＝Fsw1；

C.检测有无新的调制波给定频率Fref：无则原位循环；有则进入下一步骤；

D.逆变器输出频率按Fout＝Fout±△Fm变化，直到Fout＝Fref；

E.检测调制波输出频率Fout，如果Fout不大于最小同步调制频率Fmin，则返回步骤C；否则使载波频率Fsw等于载波同步调制频率Fsw2＝3*K*Fout,式中：K＝INT(INT(Fsw1/Fout/3)/2)*2+1，其中INT为取整运算符；

F.检测载波频率与调制波是否同步：是则进入步骤H；否则使载波频率按Fsw＝Fsw2+△Fc变化，直至载波与调制波同步；

G.将载波频率Fsw重置为Fsw2；

H.检测有无新的调制波给定频率Fref输入信号：无，则进入步骤F；有，进入步骤D。

为了更好地实现本发明的目的，上述方法步骤E后的步骤如下：

F1.检测载波频率与调制波是否同步：是则进入步骤H1；否则使载波频率按Fsw＝Fsw2+△Fc变化，直至载波与调制波同步；

G1.将载波频率Fsw重置为Fsw2；

H1.每当调制波A相相角为零时置三角载波相角为零；

I1.检测有无新的调制波给定频率Fref输入信号：无，则进入步骤H1；有，进入步骤D。

本发明的技术方案，在同步调制方式时，每当改变调制波频率时，都是待其输出值稳定于给定值时才在载波的异步调制频率值附近选取新的载波频率，且此新的载波频率为初始值的3(2k+1)倍，其中k为正整数，对调制波与载波之间的初始同步误差进行微调后，每当调制波A相相角为零时即置三角载波相角为零的操作，可保证不再产生同步误差，从而使输出三相线电压波形对称稳定，避免了电机电流和转矩的突变，不会产生较大的脉动和噪声，有利于电机的稳定运行。

附图说明

图1为本发明实施例一的流程框图。

图2为本发明实施例二的流程框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参看附图1，实施例一的VVVF逆变器SPWM调制方法，在框1.0开始。进入框1.1，设定调制波的频率变化增量△Fm及最小同步调制频率Fmin，设定载波的异步调制频率Fsw1及同步调制频率变化增量△Fc。进入框1.2，逆变器上电。进入框1.3，载波频率Fsw为Fsw1。进入框1.4，检测是否有新的调制波给定频率Fref输入信号：否原位循环；是则进入框1.5。在框1.5，调制波输出频率Fout按Fout＝Fout±△Fm变化。进入框1.6，检测调制波输出频率是否达到Fref：否则返回框1.5；是则进入框1.7。在框1.7，检测调制波输出频率是否不大于最小同步调制频率：是则返回框1.4；否则进入框1.8。在框1.8，计算载波同步调制频率Fsw2＝3×K×Fout,式中：K＝INT(INT(Fsw1/Fout/3)/2)*2+1，其中INT为取整运算符。进入框1.9，检测载波与调制波是否同步：是则进入框1.13；否则进入框1.10，载波频率按Fsw＝Fsw2+△Fc变化。进入框1.11，检测载波是否与调制波同步：否则返回框1.10；是则进入框1.12，使载波频率为Fsw2。进入框1.13，检测有无新的调制波给定频率Fref：无则返回框1.9；否则返回框1.5。

参看附图2，实施例二的步骤1.0～1.8与实施例一的相同。进入框2.9，检测载波与调制波是否同步：是则进入框2.13；否则进入框2.10，载波频率按Fsw＝Fsw2+△Fc变化。进入框2.11，检测载波是否与调制波同步：否则返回框2.10；是则进入框2.12，使载波频率为Fsw2。进入框2.13，每当调制波A相相角为零时置三角载波相角为零。进入框2.14，检测有无新的调制波给定频率Fref：无则返回框2.13；否则返回框1.5。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种VVVF逆变器SPWM调制方法，其特征在于采取下列步骤：

A.设定调制波的频率变化增量△Fm及最小同步调制频率Fmin，设定载波的异步调制频率Fsw1及同步调制频率变化增量△Fc；

B.逆变器上电，使载波频率Fsw＝Fsw1；

C.检测有无新的调制波给定频率Fref：无则原位循环；有则进入下一步骤；

D.逆变器输出频率按Fout＝Fout±△Fm变化，直到Fout＝Fref；

E.检测调制波输出频率Fout，如果Fout不大于最小同步调制频率Fmin，则返回步骤C；否则使载波频率Fsw等于载波同步调制频率Fsw2＝3*K*Fout,式中：K＝INT(INT(Fsw1/Fout/3)/2)*2+1，其中INT为取整运算符；

F.检测载波频率与调制波是否同步：是则进入步骤H；否则使载波频率按Fsw＝Fsw2+△Fc变化，直至载波与调制波同步；

G.将载波频率Fsw重置为Fsw2；

H.检测有无新的调制波给定频率Fref输入信号：无，则进入步骤F；有，进入步骤D。

2.根据权利要求1所述的VVVF逆变器SPWM调制方法，其特征在于步骤E后的步骤如下：

F1.检测载波频率与调制波是否同步：是则进入步骤H1；否则使载波频率按Fsw＝Fsw2+△Fc变化，直至载波与调制波同步；

G1.将载波频率Fsw重置为Fsw2；

H1.每当调制波A相相角为零时置三角载波相角为零；

I1.检测有无新的调制波给定频率Fref输入信号：无，则进入步骤H1；有，进入步骤D。