CN113472231A - 考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法 - Google Patents

考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法 Download PDF

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CN113472231A CN202110781007.1A CN202110781007A CN113472231A CN 113472231 A CN113472231 A CN 113472231A CN 202110781007 A CN202110781007 A CN 202110781007A CN 113472231 A CN113472231 A CN 113472231A
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Abstract

本发明提出一种考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，涉及电力电子的技术领域，解决了当前单一的离散脉宽调制方法实现开关损耗最小化时受应用条件限制的问题，本发明以中性臂的调制波为基础，通过比较电压最大值和电压最小值在三相四桥臂逆变器中所在相的电流幅值的绝对值大小，从而钳位四桥臂调制波幅值，得到控制三相四桥臂逆变器中开关管的脉冲驱动信号，本发明避免了复杂的坐标轴变换和计算，且不依赖于局限的条件如相位因素等，以便在实际应用时最大程度的减小三相四桥臂逆变器的开关损耗。

Description

考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法
技术领域
本发明涉及电力电子的技术领域，更具体地，涉及一种考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法。
背景技术
三相四桥臂逆变器是实现三相四线制从而得到线电压和相电压的一种非常有效的方式，经常用于逆变电源、有源滤波器、电能质量综合补偿器和UPS上，用来提供由不平衡负载或非线性负载引起的中线电流。三相四桥臂逆变器是为了适应不平衡负载而增加了一个中性点桥臂(本专利简称中性臂)，这个桥臂是三相共用的，三相四桥臂逆变器实际上是三个单相逆变器的组合。
脉宽调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。目前，为降低开关损耗，通常需要对传统的连续脉宽调制控制策略进行改善，使三相四桥臂逆变器在每个开关周期内，总有一对开关管的开关状态不进行变化，以此来降低开关切换次数，进而减少系统的开关损耗，改善后的调制方式称为离散脉宽调制(Discontinuous Pulse Width Modulation，DPWM)。常见的DPWM有DPWMMAX、DPWMMIN、DPWM0、DPWM1、DPWM2、DPWM3等六种不同的方法。虽然上述的几种DPWM都能有效地减少开关损耗，但均只在固定的功率因素下才能最小化开关损耗(比如，DPMW1只在电压和电流同相位时才能最小化开关损耗)，此外，在三相四桥臂逆变器的拓扑结构下，最小开关损耗调制策略还需将中性臂的开关损耗进行考虑。当三相四桥臂逆变器携带的负载为感性或者容性负载时，随着负载参数的变化，逆变器的输出电压和输出电流的相位差也将发生变化，此时，单一DPWM将无法完全实现开关损耗最小化的要求。
2017年3月22日，中国发明专利(公布号：CN106533236A)中公开了一种三电平逆变器的最小开关损耗实现方法，考虑了当前DPWM中的一些策略只有在特定的调制比和功率因数角范围内才能够较好的减少开关损耗的缺陷，该专利提出从开关损耗产生的原理出发，钳位最大电流相的调制波，根据网侧电流绝对值大小关系和电压矢量所处的区域来调节共模电压系数以实现基于最大电流相调制波钳位的策略，从而最大程度的减小开关损耗，但在此过程中，关于注入系数坐标轴的变换和繁杂的计算，耗时长。
发明内容
为解决当前单一的离散脉宽调制方法实现开关损耗最小化时受应用条件限制的问题，本发明提出一种考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，以中性臂的调制波为基础，钳位四桥臂调制波幅值，避免复杂的坐标轴变换和计算，且不依赖于局限的条件，最大程度的减小三相四桥臂逆变器的开关损耗。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，至少包括以下步骤：
S1.设同一时刻三相四桥臂逆变器中a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差分别表示为Vaf，Vbf，Vcf；Vaf，Vbf，Vcf的最大值为Vmax和最小值为Vmin，三相四桥臂逆变器直流母线电压为Vdc；
S2.分别比较Vmax与0的大小、Vmax与0的大小，得到比较结果，再比较Vmax和Vmin所在相的电流的幅值的绝对值的大小，求取不同比较结果下中性臂f的中点对地电压Vfo，将此时中性臂f的中点对地电压Vfo作为中性臂调制波；
S3.将中性臂调制波Vfo分别叠加到a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差Vaf，Vbf，Vcf上，形成a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波；
S4.采用三角波比较法，将中性臂调制波、a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波分别与固定频率的三角波进行比较，得到控制三相四桥臂逆变器中开关管的脉冲驱动信号。
优选地，a相桥臂中点对地电压Vao表达式为：
Vao＝Vaf+Vfo
b相桥臂中点对地电压Vao表达式为：
Vbo＝Vbf+Vfo
c相桥臂中点对地电压Vao表达式为：
Vco＝Vcf+Vfo
其中，Vfo表示中性臂f中点对地电压，a相、b相、c相桥臂中点对地电压的取值范围均为-Vdc/2～Vdc/2，同一时刻三相四桥臂逆变器中a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差分别表示为Vaf，Vbf，Vcf；Vaf，Vbf，Vcf的最大值，中间值以及最小值分别如下：
Vmax＝max(Vaf,Vbf,Vcf)
Vmid＝mid(Vaf,Vbf,Vcf)
Vmin＝min(Vaf,Vbf,Vcf)
则中性臂f中点对地电压Vfo的取值范围为：
Figure BDA0003156974560000031
在取值范围内，中性臂f中点对地电压Vfo能取任意值。
优选地，步骤S2所述分别比较Vmax与0的大小、Vmax与0的大小，得到的比较结果包括：
Vmax<0、Vmin>0、Vmax>＝0及Vmin<＝0；
不同比较结果下中性臂f的中点对地电压Vfo的求取表达式为：
Figure BDA0003156974560000032
当Vmax<0时，
Figure BDA0003156974560000033
当Vmin>0时，
Figure BDA0003156974560000034
当Vmax>＝0且Vmin<＝0时,
Figure BDA0003156974560000035
其中，k表示二进制值，If为中性臂f的电流，Imax为Vmax对应相的电流，Imin为Vmin对应相的电流。
优选地，当Vmax>＝0且Vmin<＝0时，中性臂f的调制波的幅值的绝对值恒小于a、b、c相桥臂调制波的最大值和最小值幅值的绝对值；此时对比a相，b相，c相三个桥臂的调制波的幅值，确定Vmax和Vmin，比较它们所在相的电流的绝对值的大小，将电流幅值的绝对值较大的一相的调制波固定在-Udc/2或Udc/2。
优选地，当Vmin>0或Vmax<0时，中性臂f的调制波的幅值为四相桥臂调制波的最大值或最小值。
优选地，当Vmin>0时，中性臂f相的调制波的幅值恒小于a、b、c相桥臂的调制波，取中性臂f相的电流If与Vmax所对应相的电流进行比较，将电流绝对值较大的一相的调制波的幅值固定在-Udc/2或Udc/2。
优选地，当Vmax<0，取中性臂f相的电流If与Vmin所对应相的电流进行比较，确定开关管状态不变化的桥臂相。
优选地，中性臂调制波Vfo分别叠加到a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差Vaf，Vbf，Vcf上，得到的a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波分别为：
Vao＝Vaf+Vfo
Vbo＝Vbf+Vfo
Vco＝Vcf+Vfo
其中，Vao表示此时a相桥臂调制波；Vbo表示此时b相桥臂调制波；Vco表示此时c相桥臂调制波。
优选地，步骤S4所述将中性臂调制波、a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波分别与固定频率的三角波进行比较，得到控制三相四桥臂逆变器中四对开关管的脉冲驱动信号的过程为：
比较同一时刻，a相桥臂调制波Vao与三角波的幅值大小，当a相桥臂调制波Vao幅值大于三角波的幅值时，输出a相桥臂对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出a相桥臂对应的开关管的低电平脉冲驱动信号；
比较同一时刻，b相桥臂调制波Vbo与三角波的幅值大小，当b相桥臂调制波Vbo幅值大于三角波的幅值时，输出b相桥臂对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出b相桥臂对应的开关管的低电平脉冲驱动信号；
比较同一时刻，c相桥臂调制波Vco与三角波的幅值大小，当c相桥臂调制波Vco幅值大于三角波的幅值时，输出c相桥臂对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出c相桥臂对应的开关管的低电平脉冲驱动信号；
比较同一时刻，中性臂f调制波Vfo与三角波的幅值大小，当中性臂f调制波Vfo幅值大于三角波的幅值时，输出中性臂f对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出中性臂f对应的开关管的低电平脉冲驱动信号。
优选地，三相四桥臂逆变器中的开关管均采用IGBT管。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提出一种考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，以中性臂的调制波为基础，通过比较电压最大值Vmax和电压最小值Vmin在三相四桥臂逆变器中所在相的电流幅值的绝对值大小，从而钳位四桥臂调制波幅值，得到控制三相四桥臂逆变器中开关管的脉冲驱动信号，本发明避免了复杂的坐标轴变换和计算，且不依赖于局限的条件如相位因素等，以便在实际应用时最大程度的减小三相四桥臂逆变器的开关损耗。
附图说明
图1表示本发明实施例中提出的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法的流程图；
图2表示本发明实施例中提出的三相四桥臂逆变器的结构图；
图3表示本发明实施例中提出的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法对应的过程调制框图；
图4表示单功率因素下，利用本发明所提方法得出的三相四桥臂逆变器a、b、c相电压电流及中性臂f的调制波形图；
图5表示在电压超前电流70度时，利用本发明所提方法得出的三相四桥臂逆变器a、b、c相电压电流及中性臂f的调制波形图；
图6表示Vmin>0，且电压超前电流30度，利用本发明所提方法得出的三相四桥臂逆变器a、b、c相电压电流及中性臂f的调制波形图；
图7表示利用DPWMMAX、DPWMMIN、DPWM0、DPWM1、DPWM2、DPWM3对应的方法与利用本发明所提方法得出的两电平三相四桥臂逆变器的平均开关损耗系数SLF的对比曲线图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好地说明本实施例，附图某些部位会有省略、放大或缩小，并不代表实际尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知内容说明可能省略是可以理解的。
附图中描述位置关系的仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例
如图1所示的一种考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法的流程图，所述方法应用于图2所示的三相四桥臂逆变器结构中的开关管的脉冲驱动信号调制，参见图2，所述逆变器的直流母线电压由两个串联的Vdc/2的电源组成，然后分成四个桥臂，每个桥臂上都有两个开关管，图2的逆变器侧依次为V1～V8的8个开关管，在本实施例中，所述的三相四桥臂逆变器的开关管采用的是IGBT管，逆变器包括a、b、c三相桥臂及中性臂f，网侧包括三相电感L、三相电阻Z及三相电容C，汇接于中性点n，关于该逆变器的电路结构和工作原理，是本领域技术人员熟知的，此处不再赘述。
参见图1，本实施例中所提出的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法包括：
S1.设同一时刻三相四桥臂逆变器中a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差分别表示为Vaf，Vbf，Vcf；Vaf，Vbf，Vcf的最大值为Vmax和最小值为Vmin，三相四桥臂逆变器直流母线电压为Vdc；
S2.分别比较Vmax与0的大小、Vmax与0的大小，得到比较结果，再比较Vmax和Vmin所在相的电流的幅值的绝对值的大小，求取不同比较结果下中性臂f的中点对地电压Vfo，将此时中性臂f的中点对地电压Vfo作为中性臂调制波；
S3.将中性臂调制波Vfo分别叠加到a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差Vaf，Vbf，Vcf上，形成a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波；
S4.采用三角波比较法，将中性臂调制波、a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波分别与固定频率的三角波进行比较，得到控制三相四桥臂逆变器中开关管的脉冲驱动信号。
在本实施例中，a相桥臂中点对地电压Vao表达式为：
Vao＝Vaf+Vfo
b相桥臂中点对地电压Vao表达式为：
Vbo＝Vbf+Vfo
c相桥臂中点对地电压Vao表达式为：
Vco＝Vcf+Vfo
Vfo表示中性臂f中点对地电压，a相、b相、c相桥臂中点对地电压的取值范围均为-Vdc/2～Vdc/2，同一时刻三相四桥臂逆变器中a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差分别表示为Vaf，Vbf，Vcf；Vaf，Vbf，Vcf的最大值，中间值以及最小值分别如下：
Vmax＝max(Vaf,Vbf,Vcf)
Vmid＝mid(Vaf,Vbf,Vcf)
Vmin＝min(Vaf,Vbf,Vcf)
则中性臂f中点对地电压Vfo的取值范围为：
Figure BDA0003156974560000071
在取值范围内，中性臂f中点对地电压Vfo能取任意值。
在本实施例中，步骤S2所述分别比较Vmax与0的大小、Vmax与0的大小，得到的比较结果包括：
Vmax<0、Vmin>0、Vmax>＝0及Vmin<＝0；
不同比较结果下中性臂f的中点对地电压Vfo的求取表达式为：
Figure BDA0003156974560000072
当Vmax<0时，
Figure BDA0003156974560000073
当Vmin>0时，
Figure BDA0003156974560000081
当Vmax>＝0且Vmin<＝0时,
Figure BDA0003156974560000082
其中，k表示二进制值，If为中性臂f的电流，Imax为Vmax对应相的电流，Imin为Vmin对应相的电流，这时，根据电流幅值的大小比较，确定k取0还是取1，然后在k值确定的基础上，中性臂f的中点对地电压Vfo进一步确定。
综上，在本实施例中，以中性臂的调制波为基础，通过比较Vmax和Vmin所在相的电流的幅值的绝对值大小，取电流较大的一相，钳位四桥臂调制波幅值，得到控制三相四桥臂逆变器中开关管的脉冲驱动信号，避免了复杂的坐标轴变换和计算，且不依赖于局限的条件如相位因素等，最大程度的减小三相四桥臂逆变器的开关损耗。
具体操作情况如下：
当Vmax>＝0且Vmin<＝0时，中性臂f的调制波的幅值的绝对值恒小于a、b、c相桥臂调制波的最大值和最小值幅值的绝对值；此时对比a相，b相，c相三个桥臂的调制波的幅值，确定Vmax和Vmin，比较它们所在相的电流的绝对值的大小，将电流幅值的绝对值较大的一相的调制波固定在-Udc/2或Udc/2。
当Vmin>0或Vmax<0时，中性臂f的调制波的幅值为四相桥臂调制波的最大值或最小值。
当Vmin>0时，中性臂f相的调制波的幅值恒小于a、b、c相桥臂的调制波，取中性臂f相的电流If与Vmax所对应相的电流进行比较，将电流绝对值较大的一相的调制波的幅值固定在-Udc/2或Udc/2。
当Vmax<0，取中性臂f相的电流If与Vmin所对应相的电流进行比较，确定开关管状态不变化的桥臂相。
中性臂调制波Vfo分别叠加到a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差Vaf，Vbf，Vcf上，得到的a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波分别为：
Vao＝Vaf+Vfo
Vbo＝Vbf+Vfo
Vco＝Vcf+Vfo
其中，Vao表示此时a相桥臂调制波；Vbo表示此时b相桥臂调制波；Vco表示此时c相桥臂调制波。结合以上过程，整体的方法对应的过程调制框图如图3所示，参见图3，以面向图3为方位参考，左侧输入端自上而下依次为同一时刻三相四桥臂逆变器中a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差Vaf，Vbf，Vcf，比较Vmax和Vmin所在相的电流的幅值的绝对值的大小，取电流较大的一相，确定k值，然后求取中性臂调制波Vfo，与Vaf，Vbf，Vcf分别叠加，得到a相桥臂调制波Vao、b相桥臂调制波Vbo、c相桥臂调制波Vco，图3中，M表示三角波，a相桥臂调制波Vao、b相桥臂调制波Vbo、c相桥臂调制波Vco、中性臂调制波Vfo分别与三角波比较，输出四相桥臂对应的开关管的脉冲驱动信号，分别表示为Sa、Sb、Sc及Sn。
将中性臂调制波、a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波分别与固定频率的三角波进行比较，得到控制三相四桥臂逆变器中四对开关管的脉冲驱动信号的过程为：
比较同一时刻，a相桥臂调制波Vao与三角波的幅值大小，当a相桥臂调制波Vao幅值大于三角波的幅值时，输出a相桥臂对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出a相桥臂对应的开关管的低电平脉冲驱动信号；
比较同一时刻，b相桥臂调制波Vbo与三角波的幅值大小，当b相桥臂调制波Vbo幅值大于三角波的幅值时，输出b相桥臂对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出b相桥臂对应的开关管的低电平脉冲驱动信号；
比较同一时刻，c相桥臂调制波Vco与三角波的幅值大小，当c相桥臂调制波Vco幅值大于三角波的幅值时，输出c相桥臂对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出c相桥臂对应的开关管的低电平脉冲驱动信号；
比较同一时刻，中性臂f调制波Vfo与三角波的幅值大小，当中性臂f调制波Vfo幅值大于三角波的幅值时，输出中性臂f对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出中性臂f对应的开关管的低电平脉冲驱动信号。
下面结合具体的仿真，对本发明所提方法做进一步的说明。
图4表示单功率因素下，利用本发明所提方法得出的三相四桥臂逆变器a、b、c相电压电流及中性臂f的调制波形图；参见图4，因波形横坐标均是相位，且有对比需求，因此自上而下在同一幅图中排列，第一个波形表示三相四桥臂逆变器a、b、c相电压Vaf，Vbf，Vcf，第二个波形表示三相四桥臂逆变器a、b、c相电流ia，ib，ic；第三个波形表示a相调制波，第四个波形为中性臂f的调制波，由图4可知，a相调制波幅值被钳位在Udc/2或者-Udc/2的时段为该相电压幅值在三相中最大的时段，此时其电流幅值也为三相中的最大值。
图5表示在电压超前电流70度时，利用本发明所提方法得出的三相四桥臂逆变器a、c、c相电压电流及中性臂f的调制波形图；因波形横坐标均是相位，且有对比需求，因此自上而下在同一幅图中排列，第一个波形表示三相四桥臂逆变器a、b、c相电压Vaf，Vbf，Vcf，第二个波形表示三相四桥臂逆变器a、b、c相电流ia，ib，ic；第三个波形表示a相调制波，第四个波形为中性臂f的调制波，从图5的阴影部分中可以看出，此刻的a相电压幅值的绝对值为最大值，而电流幅值为中间值，为保证损耗最小，该时刻的a相调制波不应被钳位。
图6表示Vmin>0，且电压超前电流30度，利用本发明所提方法得出的三相四桥臂逆变器a、c、c相电压电流及中性臂f的调制波形图；因波形横坐标均是相位，且有对比需求，因此自上而下在同一幅图中排列，第一个波形表示三相四桥臂逆变器a、b、c相电压Vaf，Vbf，Vcf，第二个波形表示三相四桥臂逆变器a、b、c相电流ia，ib，ic；第三个波形表示a相调制波，第四个波形为中性臂f的调制波，从图6可知，参考电压Vaf叠加了最大零序电压(V0＝Udc/2-A/4，A为Vaf的幅值)，因此，三相电压出现了幅值最小值大于0的时段，该时段内，中性臂f调制波需被考虑是否钳位，以进一步减少开关损耗。
三相四桥臂逆变器的平均开关损耗系数SLF(Switch Loss Factor)作为其功率开关管开关损耗大小的评价系数。在开关频率远大于调制波频率时，开关损耗SLF的表达式可近似如下：
Figure BDA0003156974560000101
其中，PLoss(D)为待测定的离散调制方法在一个基波周期内的开关损耗，PLoss(SV)为连续调制方法在一个基波周期内的开关损耗，iD(θ)和iSV(θ)分别为离散调制方法和连续调制方法的电流函数，为各个桥臂在切换时刻的电流绝对值之和。
图7为利用六种传统的离散调制方法(DPWMMAX、DPWMMIN、DPWM0、DPWM1、DPWM2、DPWM3)与本发明所提方法在功率因素角范围-90～90的条件下的SLF折线图，横坐标表示功率因素角，纵坐标表示平均开关损耗系数SLF。其中，“*”表示DPWMMAX方法的曲线标记；“○”表示DPWMMIN方法的曲线标记；“□”表示DPWM0方法的曲线标记；“☆”表示DPWM1方法的曲线标记；“★”表示DPWM2方法的曲线标记；“|”表示DPWM3方法的曲线标记；“◇”表示本发明所提方法的曲线标记。从图7中可以看出，在任何功率因数角下，本发明所提方法与传统的六种离散调制方法相比，SLF均能保持在最小值，也证明了本发明所提方法的有效性。
显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
S1.设同一时刻三相四桥臂逆变器中a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差分别表示为Vaf，Vbf，Vcf；Vaf，Vbf，Vcf的最大值为Vmax和最小值为Vmin，三相四桥臂逆变器直流母线电压为Vdc；
S2.分别比较Vmax与0的大小、Vmax与0的大小，得到比较结果，再比较Vmax和Vmin所在相的电流的幅值的绝对值的大小，求取不同比较结果下中性臂f的中点对地电压Vfo，将此时中性臂f的中点对地电压Vfo作为中性臂调制波；
S3.将中性臂调制波Vfo分别叠加到a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差Vaf，Vbf，Vcf上，形成a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波；
S4.采用三角波比较法，将中性臂调制波、a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波分别与固定频率的三角波进行比较，得到控制三相四桥臂逆变器中开关管的脉冲驱动信号。
2.根据权利要求1所述的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，其特征在于，
a相桥臂中点对地电压Vao表达式为：
Vao＝Vaf+Vfo
b相桥臂中点对地电压Vao表达式为：
Vbo＝Vbf+Vfo
c相桥臂中点对地电压Vao表达式为：
Vco＝Vcf+Vfo
其中，Vfo表示中性臂f中点对地电压，a相、b相、c相桥臂中点对地电压的取值范围均为-Vdc/2～Vdc/2，同一时刻三相四桥臂逆变器中a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差分别表示为Vaf，Vbf，Vcf；Vaf，Vbf，Vcf的最大值，中间值以及最小值分别如下：
Vmax＝max(Vaf,Vbf,Vcf)
Vmid＝mid(Vaf,Vbf,Vcf)
Vmin＝min(Vaf,Vbf,Vcf)
则中性臂f中点对地电压Vfo的取值范围为：
Figure FDA0003156974550000021
在取值范围内，中性臂f中点对地电压Vfo能取任意值。
3.根据权利要求2所述的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，其特征在于,步骤S2所述分别比较Vmax与0的大小、Vmax与0的大小，得到的比较结果包括：
Vmax<0、Vmin>0、Vmax>＝0及Vmin<＝0；
不同比较结果下中性臂f的中点对地电压Vfo的求取表达式为：
Figure FDA0003156974550000022
当Vmax<0时，
Figure FDA0003156974550000023
当Vmin>0时，
Figure FDA0003156974550000024
当Vmax>＝0且Vmin<＝0时,
Figure FDA0003156974550000025
其中，k表示二进制值，If为中性臂f的电流，Imax为Vmax对应相的电流，Imin为Vmin对应相的电流。
4.根据权利要求3所述的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，其特征在于，
当Vmax>＝0且Vmin<＝0时，中性臂f的调制波的幅值的绝对值恒小于a、b、c相桥臂调制波的最大值和最小值幅值的绝对值；此时对比a相，b相，c相三个桥臂的调制波的幅值，确定Vmax和Vmin，比较它们所在相的电流的绝对值的大小，将电流幅值的绝对值较大的一相的调制波固定在-Udc/2或Udc/2。
5.根据权利要求4所述的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，其特征在于，当Vmin>0或Vmax<0时，中性臂f的调制波的幅值为四相桥臂调制波的最大值或最小值。
6.根据权利要求5所述的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，其特征在于，当Vmin>0时，中性臂f相的调制波的幅值恒小于a、b、c相桥臂的调制波，取中性臂f相的电流If与Vmax所对应相的电流进行比较，将电流绝对值较大的一相的调制波的幅值固定在-Udc/2或Udc/2。
7.根据权利要求5所述的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，其特征在于，当Vmax<0，取中性臂f相的电流If与Vmin所对应相的电流进行比较，确定开关管状态不变化的桥臂相。
8.根据权利要求6或7所述的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，其特征在于，中性臂调制波Vfo分别叠加到a、b、c三相桥臂中点与中性臂f中点的电压差Vaf，Vbf，Vcf上，得到的a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波分别为：
Vao＝Vaf+Vfo
Vbo＝Vbf+Vfo
Vco＝Vcf+Vfo
其中，Vao表示此时a相桥臂调制波；Vbo表示此时b相桥臂调制波；Vco表示此时c相桥臂调制波。
9.根据权利要求8所述的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，其特征在于，步骤S4所述将中性臂调制波、a相桥臂调制波、b相桥臂调制波及c相桥臂调制波分别与固定频率的三角波进行比较，得到控制三相四桥臂逆变器中四对开关管的脉冲驱动信号的过程为：
比较同一时刻，a相桥臂调制波Vao与三角波的幅值大小，当a相桥臂调制波Vao幅值大于三角波的幅值时，输出a相桥臂对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出a相桥臂对应的开关管的低电平脉冲驱动信号；
比较同一时刻，b相桥臂调制波Vbo与三角波的幅值大小，当b相桥臂调制波Vbo幅值大于三角波的幅值时，输出b相桥臂对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出b相桥臂对应的开关管的低电平脉冲驱动信号；
比较同一时刻，c相桥臂调制波Vco与三角波的幅值大小，当c相桥臂调制波Vco幅值大于三角波的幅值时，输出c相桥臂对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出c相桥臂对应的开关管的低电平脉冲驱动信号；
比较同一时刻，中性臂f调制波Vfo与三角波的幅值大小，当中性臂f调制波Vfo幅值大于三角波的幅值时，输出中性臂f对应的开关管的高电平脉冲驱动信号；否则，输出中性臂f对应的开关管的低电平脉冲驱动信号。
10.根据权利要求9所述的考虑中性臂损耗的四桥臂逆变器最小开关损耗调制方法，其特征在于，三相四桥臂逆变器中的开关管均采用IGBT管。
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