CN114665738B - 载波生成方法、切换装置、脉宽调制方法以及逆变系统 - Google Patents

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Abstract

本申请属于逆变技术领域，本申请实施例提供了一种载波生成方法、切换装置、脉宽调制方法以及逆变系统，其中，载波生成方法包括：在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形；在第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波；获取切换载波的波形，在切换载波到达第一个波峰时，切换至第二载波，其中，第一载波、第二载波和切换载波的幅值相同。本申请通过在第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波，解决了传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。

Description

载波生成方法、切换装置、脉宽调制方法以及逆变系统
技术领域
本申请属于逆变技术领域，尤其涉及一种载波生成方法、切换装置、脉宽调制方法以及逆变系统。
背景技术
近年来，能源的生产和消费范围日益多样化，对电力电子转换器的设计提出了越来越高的要求，需要更高的功率，在过去的数十年中，通过学者们的不断研究，不同的脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)调制波方式被研发出。
使用加强的脉宽调制发波方式可以使得输出波形质量大大提高，因此可以使得总谐波失真值更小。然而，即使通过调整载波或调制波可以产出高质量的输出波形，但是调整的过程中存在载波移相或调制波被改动调整时，电路的交错桥臂会受到环形电流的影响，在耦合电感中产生一个磁通量跳变，该跳变最大可使得耦合电感磁通量的峰值为传统的脉宽调制技术下的2.8倍左右。根据法拉第定律，耦合电感的横截面积是与其峰值磁通量有直接关系，峰值越高则意味着需要更大的耦合电感。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种载波生成方法、切换装置、脉宽调制方法以及逆变系统，可以解决传统的脉宽调制发波方式存在的磁通量跳变导致磁通量峰值大的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种载波生成方法，所述载波生成方法包括：
在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形；
在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波；
获取所述切换载波的波形，在所述切换载波到达第一个波峰时，切换至第二载波，其中，所述第一载波、所述第二载波和所述切换载波的幅值相同。
在一个实施例中，所述载波生成方法还包括：
将基准波的峰峰值区间按照从大到小的顺序依序划分为第一区间、第二区间、第三区间；
根据所述区域检测器的输出值与所述基准波的区间建立映射关系，其中，当所述基准波位于所述第一区间或第三区间时，所述区域检测器的输出值为第一阈值，当所述基准波位于所述第二区间时，所述区域检测器的输出值为第二阈值。
在一个实施例中，所述在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形包括：
在检测到所述区域检测器的输出值由第一阈值变为第二阈值时，获取所述第一载波的波形；
所述在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波包括：
在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为第一频率的切换载波，其中所述第一频率为所述第一载波的载波频率的1.5倍。
在一个实施例中，所述在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形包括：
在检测到所述区域检测器的输出值由第二阈值变为第一阈值时，获取所述第一载波的波形；
所述在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波包括：
在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为第二频率的切换载波，其中所述第二频率为所述第一载波的载波频率的0.75倍。
在一个实施例中，所述第一载波和所述第二载波的相位差为60°。
在一个实施例中，所述载波生成方法应用于多桥臂交错逆变器；
所述第一载波的相位角度计算公式为：
Figure GDA0003866102110000031
所述第二载波波形的相位角度计算公式为：
Figure GDA0003866102110000032
其中，n为所述多桥臂交错逆变器的桥臂数。
本申请实施例的第二方面提供了一种载波生成装置，所述载波生成装置包括：
载波获取模块：用于在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形；
第一切换模块：用于在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波；
第二切换模块：用于获取所述切换载波的波形，在所述切换载波到达第一个波峰时，切换至第二载波，其中，所述第一载波、所述第二载波和所述切换载波的幅值相同。
在一个实施例中，所述载波生成装置还包括：
基准波划分模块：用于将基准波的峰峰值区间按照从大到小的顺序依序划分为第一区间、第二区间、第三区间，并根据所述区域检测器的输出值与所述基准波的区间建立映射关系，其中，当所述基准波位于所述第一区间或第三区间时，所述区域检测器的输出值为第一阈值，当所述基准波位于所述第二区间时，所述区域检测器的输出值为第二阈值。
本申请实施例的第三方面提供了一种脉宽调制方法，应用于多桥臂交错逆变器，其特征在于，所述脉宽调制方法包括：
采用如上述任一项所述的载波生成方法生成至少一路载波；
将每路所述载波与对应的基准波进行比较，并根据比较结果生成对应的调制信号发送至所述多桥臂交错逆变器。
本申请实施例的第四方面提供了一种逆变系统，所述逆变系统包括：
第一载波发生器：用于发送第一载波；
第二载波发生器：用发送第二载波；
切换载波发生器：用于发送切换载波；
基准波发生器：用于发送基准波；
区域检测器：用于检测所述基准波的位置；
控制器：用于检测各所述发生器输出的载波情况，并控制对应的发生器发波；
多桥臂交错逆变器；
所述控制器还用于执行如上述任一项所述的载波生成方法以生成至少一路载波，并将每路所述载波与对应的基准波进行比较，并根据比较结果生成对应的调制信号发送至所述多桥臂交错逆变器。
本申请实施例提供了一种载波生成方法、切换装置、脉宽调制方法以及逆变系统，其中，载波生成方法包括：在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形；在第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波；获取切换载波的波形，在切换载波到达第一个波峰时，切换至第二载波，其中，第一载波、第二载波和切换载波的幅值相同。本申请通过在第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波，解决了传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。
附图说明
图1是本申请一个实施例提供的载波生成方法的结构示意图；
图2是本申请一个实施例提供的基准波区间划分的结构示意图；
图3是本申请一个实施例提供的载波生成方法的具体示意图；
图4是本申请另一个实施例提供的载波生成方法的具体示意图；
图5是本申请一个实施例提供的载波生成装置的结构示意图；
图6是本申请另一个实施例提供的载波生成装置的结构示意图；
图7是本申请一个实施例提供的逆变系统的仿真示意图；
图8为本申请一个实施例提供的将逆变系统应用于三桥臂逆变器中的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
近年来，能源的生产和消费范围日益多样化，对电力电子转换器的设计提出了越来越高的要求，需要更高的功率。在过去的数十年中，通过学者们的不断研究，不同的脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)调制波方式被研发出。
使用加强的脉宽调制发波方式可以使得输出波形质量大大提高，因此可以使得总谐波失真值更小。然而，即使通过调整载波或调制波可以产出高质量的输出波形，但是调整的过程中存在载波移相或调制波被改动调整时，电路的交错桥臂会受到环形电流的影响，在耦合电感中产生一个磁通量跳变，该跳变最大可使得耦合电感磁通量的峰值为传统的脉宽调制技术下的2.8倍左右。根据法拉第定律，耦合电感的横截面积是与其峰值磁通量有直接关系，峰值越高则意味着需要更大的耦合电感。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种载波生成方法，参考图1所示，载波生成方法包括步骤S10-S30。
步骤S10：在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形。
步骤S20：在第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波。
步骤S30：获取切换载波的波形，在切换载波到达第一个波峰时，切换至第二载波，其中，第一载波、第二载波和切换载波的幅值相同。
在本实施例中，载波生成装置执行上述载波生成方法。其中，在步骤S10中，区域检测器用于检测基准波的位置，并根据检测到的基准波的位置生成输出值并输出载波生成装置。当该载波生成装置在检测到区域监测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形。在本实施例中，区域检测器可以实时的对基准波的位置进行检测，例如，区域检测器可以以一定的频率或者定时的检测基准波的位置，并根据基准波的位置输出对应的输出值，不同的输出值代表基准波处于不同的位置。当区域检测器的输出值发生变化时表明基准波的位置发生了变化，则此时载波生成装置获取第一载波的波形为后续载波切换做准备。
在本实施例中，在步骤S20中，当区域检测器检测到基准波的位置发生变化时，改变输出值。此时载波生成装置获取第一载波的波形，并在第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波。例如，当检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形，若此时第一载波不在波谷时，则不进行切换，继续等待，直到第一载波运行到距离切换时间最近的第一个波谷时，将第一载波切换为预设频率的切换载波。当检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形，若此时第一载波处于波谷时，则直接进行切换，将第一载波切换为预设频率的切换载波。
在本实施例中，在步骤S30中，检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形，在第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波，当第一载波切换为预设的切换载波时，预设的切换载波代替第一载波，当预设的切换载波到达第一个波峰时，则切换至第二载波。
在本实施例中，第一载波、第二载波和切换载波的幅值相同。可以理解的是，第一载波到达波谷，进行切换时，预设频率的切换载波也是从波谷开始运行，当预设频率的切换载波到达第一波峰切换至第二载波时，第二载波也是从波峰开始。可以理解的是，预设频率的切换载波只是在第一载波的波谷开始连接，至切换载波的第一个波峰时，再切换到第二载波。通过使用切换载波连接第一载波的波谷和第二载波的波峰，从而完成切换，解决了传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。需要进一步说明的是，在本申请实施例中，当检测到区域检测器的输出值发生变化时，该第一载波的波形刚好处于波谷，则直接切换至该切换载波；当检测到该区域检测器的数值发生变化时，该第一载波的波形刚经过波谷处于上升阶段，则需要等待到该第一载波到达下一个波谷时，切换至该切换载波。也就是说，本申请实施例提供的载波生成方法中，获取该区域检测器的输出值发生变化的时间点后，检测该第一载波的输出波形，在且仅在该第一载波距离该时间点最近的第一个波谷切换至该切换载波。当该切换载波的波形达到第一个波峰时，切换成该第二载波，即，该切换载波仅运行了半个周期后直接切换到第二载波。在本申请的申请提供的上述实施例中，该第一载波切换成该切换载波，该切换载波再切换成该第二载波的过程中，该切换载波仅运行了半个周期。
在一个实施例中，参考图2所示，载波生成方法还包括：将基准波的峰峰值区间按照从大到小的顺序依序划分为第一区间(Region1)、第二区间(Region2)、第三区间(Region3)。根据区域检测器的输出值与基准波的区间建立映射关系。其中，当基准波位于第一区间(Region1)或第三区间(Region3)时，区域检测器的输出值为第一阈值，当基准波位于第二区间(Region2)时，区域检测器的输出值为第二阈值。
在本实施例中，根据区域检测器的输出值与基准波的区间建立映射关系。例如，每一个区域检测器的输出值对应一个基准波的区间，区域检测器用于实时检测基准波在哪一个区间，并根据检测结果输出对应的输出值。
在本实施例中，参考图2所示，将基准波的峰峰值区间按照从大到小的顺序依序划分为第一区间(Region1)、第二区间(Region2)、第三区间(Region3)。具体的，第一区间(Region1)为[1/3A,A]，第二区间(Region2)为[-1/3A,1/3A]，第三区间(Region3)为[-A,-1/3A]，其中，A为基准波的幅值。在一个实施例中，当基准波的峰峰值为1时，对应的，将基准波的按照等比例划分为三个区间，则第一区间(Region1)为[1/3,1]，第二区间(Region2)为[-1/3,1/3]，第三区间(Region3)为[-1,-1/3]。按比例划分基准波为三个区间可以使得区域检测器准确的监测基准波的位置变化，使得基准波在进入三个不同的区间时，可以准确地切换其对应的载波，解决传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。
在一个实施例中，将基准波的峰峰值区间按照从大到小的顺序依序划分为N个区间，划分区间的个数与逆变器的桥臂个数相同，若交错逆变器为三桥臂，则将基准波的峰峰值分成三个区间，具体参考图2所示。
在一个实施例中，第一阈值设置为0，第二阈值设置为1。具体的，当基准波位于第一区间(Region1)或第三区间(Region3)时，区域检测器的输出值为0，当基准波位于第二区间(Region2)时，区域检测器的输出值为1。可以理解的是，当区域监测器的输出值发生变化时，即从0变为1，或者从1变为0时，获取第一载波的波形，并在第一载波到达第一波谷时，切换为预设频率的切换载波，然后在切换载波到达第一波峰时切换为第二载波。在本实施例中，第一载波和第二载波并不是一个固定的载波，即当区域检测器的输出值从0变为1时，获取的第一载波与区域检测器的输出值从1变为0时，获取的第一载波并不是一样的同一个载波。可以理解的是，当区域检测器的输出值从0变为1时，获取的第一载波是基准波位于第一区间(Region1)或第三区间(Region3)时运行的载波。当区域检测器的输出值从1变为0时，获取的第一载波是基准波位于第二区间(Region2)时运行的载波。
在一个实施例中，在步骤S10中，在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形包括：在检测到区域检测器的输出值由第一阈值变为第二阈值时，获取第一载波的波形；在第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波包括：在第一载波到达第一个波谷时，切换为第一频率的切换载波，其中第一频率为第一载波的载波频率的1.5倍。
在本实施例中，在检测到区域检测器的输出值由第一阈值变为第二阈值时，获取第一载波的波形，此时的第一载波为基准波位于第一区间(Region1)或第三区间(Region3)时对应的载波，当此时的第一载波到达第一个波谷时，切换为第一频率的切换载波。因为第一载波与第二载波的相位不一致，设置第一频率为第一载波的载波频率的1.5倍，可以使得第一载波在第一个波谷切换至第二载波的波峰时，能够实现无缝对接，即，第一载波在波谷时，经过半个周期的切换载波，连接的是第二载波的波峰可以解决传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。
在一个实施例中，参考图3所示，第一载波11为60°载波、第二载波12为0°载波，其中，60°载波和0°载波的波形参考图3中第一行所示。在本实施例中，当基准波14位于第一区间(Region1)或者第三区间(Region3)时，其载波使用60°载波，其区域检测器的输出值13对应为0，当基准波由第一区间(Region1)进入到第二区间(Region2)时，其区域检测器的输出值由0变为1，没有立即进行切换，而是进入切换准备，当60°载波到达第一个波谷时，切换为第一频率的切换载波15，当第一频率的切换载波15到达第一个波峰时，切换至0°载波。此时完成缓冲切换，具体切换过程参考图3中第二行所示。可以从图3中第三行看出，原本没有使用第一频率的切换载波15转换的虚线16磁通量波形发生了跳变(750mT左右)，而使用了第一频率的切换载波15转换技巧的实线17磁通量密度波形峰值被限制住并在下一载波周期回到了原本的磁通量密度(250mT左右)。本实施例解决了传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。参见图3，ab之间的波形为第一载波的波形，bc之间的波形为切换载波的波形，cd之间的波形为第二载波的波形。
在一个实施例中，第一载波的频率为20KHZ，第一频率的切换载波的频率为30KHZ，该第一频率的切换载波的频率为第一载波的载波频率的1.5倍，可以通过该切换载波将该第一载波的波谷与该第二载波在波峰连接在一起。
在一个实施例中，在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形包括：在检测到区域检测器的输出值由第二阈值变为第一阈值时，获取第一载波的波形；在第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波包括：在第一载波到达第一个波谷时，切换为第二频率的切换载波，其中第二频率为第一载波的载波频率的0.75倍。
在本实施例中，在检测到区域检测器的输出值由第二阈值变为第一阈值时，获取第一载波的波形。此时的第一载波为基准波位于第二区间(Region2)时对应的载波，当此时的第一载波到达第一个波谷时，切换为第二频率的切换载波。因为第一载波与第二载波的相位不一致，设置第二频率为第一载波的频率的0.75倍，可以使得第一载波在第一个波谷切换至第二载波时，能够实现无缝对接，即，第一载波在第一个波谷时，经过半个周期的切换载波，连接的是第二载波的波峰，可以解决传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。
在一个实施例中，参考图4所示，第一载波21为0°载波、第二载波22为60°载波，其中，60°载波和0°载波的波形参考图4中第一行所示，在本实施例中，当基准波位于第二区间(Region2)时，其载波为0°载波，其区域检测器的输出值23对应为1，当基准波由第二区间(Region2)进入到第一区间(Region1)或者第三区间(Region3)时，其区域检测器的输出值23由1变为0，此时没有立即进行切换，而是进入切换准备，当0°载波到达第一个波谷时，切换为第二频率的切换载波25，当第二频率的切换载波25到达第一个波峰时，切换至60°载波。此时完成缓冲切换，具体切换过程参考图4中第二行所示。可以从图4中第三行看出，原本没有使用第二频率的切换载波25转换的虚线17磁通量波形发生了跳变，而使用了第二频率的切换载波转换技巧的实线16磁通量密度波形峰值被限制住并在下一载波周期回到了原本的磁通量密度。本实施例解决了传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。参加图4，ab之间的波形为第一载波的波形，bc之间的波形为切换载波的波形，cd之间的波形为第二载波的波形。
在一个实施例中，第一载波的频率为20KHZ，第二频率的切换载波的频率为15KHZ，其第二频率的切换载波的频率为第一载波的载波频率的0.75倍，可以通过该切换载波使得第一载波的波谷与第二载波的波峰连接在一起。
在一个实施例中，第一载波和第二载波的相位差为60°。
在本实施例中，第一载波和第二载波的相位分别为0°和60°。具体的，当基准波位于第一区间(Region1)或第三区间(Region3)时，其为60°载波，当基准波位于第二区间(Region2)时，其为0°载波。例如，在检测到区域检测器的输出值由第一阈值变为第二阈值时，获取第一载波的波形，此时的第一载波为60°载波，当60°载波到达第一个波谷时，切换为第一频率的切换载波。因为60°载波与0°载波的相位差60°，设置第一频率为60°载波的载波频率的1.5倍，可以使得60°载波在第一个波谷切换至0°载波时，能够实现无缝对接，即，60°载波在波谷时，经过半个周期的切换载波，连接的是0°载波的波峰，可以解决传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。
进一步的，在检测到区域检测器的输出值由第二阈值变为第一阈值时，获取第一载波的波形，此时的第一载波为0°载波，当0°载波到达第一个波谷时，切换为第二频率的切换载波。因为0°载波与60°载波的相位差60°，设置第二频率为0°载波的频率的0.75倍，可以使得0°载波在第一个波谷切换至60°载波时，能够实现无缝对接，即，0°载波在波谷时连接的是60°载波的波峰，可以解决传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。
在一个实施例中，载波生成方法应用于多桥臂交错逆变器；第一载波的相位角度计算公式为：
Figure GDA0003866102110000121
第二载波波形的相位角度计算公式为：
Figure GDA0003866102110000122
其中，n为多桥臂交错逆变器的桥臂数。具体的，设置第一载波和第二载波的相位角度计算公式，可以使得该切换方法应用到不同桥臂交错逆变器中，增加了载波生成方法的应用场景。例如，当该载波生成方法应用到三桥臂交错逆变器中时，在第一载波的相位角度为：0°，120°，240°。对应的第二载波的相位角度为：0°，60°，180°，300°。对于三相电源而言，其基准波信号为固定的(0°，120°，240°)正弦波。
在一个实施例中，参考图3、图4所示，若基准波从第一区间进入第二区间，则在第一缓冲阶段后将初始载波的波形由第一载波11(60°载波)切换为第二载波12(0°载波)，若基准波从第二区间进入第三区间，则在第二缓冲阶段后将初始载波的波形由第一载波21(0°载波)切换为第二载波22(60°载波)，若基准波从第三区间进入第二区间，则在第一缓冲阶段后将初始载波的波形由第一载波11(60°载波)切换为第二载波12(0°载波)，若基准波从第二区间进入第一区间，则在第二缓冲阶段后将初始载波的波形由第一载波21(0°载波)切换为第二载波22(60°载波)，其中，第一载波的相位角度与第二载波的相位角度差60°。
在一个实施例中，若基准波从第一区间进入第二区间，则在第一缓冲阶段后将初始载波的波形由第一载波波形切换为第二载波波形，包括：对基准波的电压值进行检测，得到基准波电压检测信号，若基准波电压检测信号的电压值从第一电压阈值区间切换至第二电压阈值区间，则在第一缓冲阶段后将初始载波的波形由第一载波波形切换为第二载波波形。
在一个实施例中，在第一缓冲阶段后将初始载波的波形由第一载波波形切换为第二载波波形，包括：在基准波的电压值达到第一预设阈值电压时，调整初始载波的频率为第一频率，以使初始载波在第一缓冲阶段内的电压值达到第二载波波形的第一峰值(即波峰)。
在一个实施例中，若基准波从第二区间进入第三区间，则在第二缓冲阶段后将初始载波的波形由第一载波21(0°载波)切换为第二载波22(60°载波)，包括：对基准波的电压值进行检测，得到基准波电压检测信号；若基准波电压检测信号的电压值从第二电压阈值区间切换至第三电压阈值区间，则在第二缓冲阶段后将初始载波的波形由第一载波21(0°载波)切换为第二载波22(60°载波)。
在一个实施例中，在第二缓冲阶段后将初始载波的波形由第一载波21(0°载波)切换为第二载波22(60°载波)，包括：若基准波的电压值达到第二预设阈值电压时，则调整初始载波的频率为第二频率，以使初始载波在第二缓冲阶段内的电压值达到第二载波波形的第一峰值(即波峰)。
本申请实施例还提供了一种载波生成装置，参考图5所示，载波生成装置包括：载波获取模块10、第一切换模块20以及第二切换模块30。
具体的，载波获取模块10用于在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形，第一切换模块20用于在第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波，第二切换模块30用于获取切换载波的波形，在切换载波到达第一个波峰时，切换至第二载波，其中，第一载波、第二载波和切换载波的幅值相同。
在本实施例中，载波获取模块10用于实时监测区域检测器的输出值，并在输出值发生变化时获取第一载波的波形，当区域检测模器的输出值发生变化时，说明基准波的位置区间发生了变化，此时第一切换模块20在第一载波到达第一波谷时，将第一载波切换为预设频率的切换载波，第二切换模块30在切换载波到达第一波峰时切换至第二载波，从而完成基准波位于不同区间时，使用不同载波的切换。
在一个实施例中，参考图6所示，载波生成装置还包括：基准波划分模块40。
具体的，基准波划分模块40用于将基准波的峰峰值区间按照从大到小的顺序依序划分为第一区间(Region1)、第二区间(Region2)、第三区间(Region3)；并根据区域检测器的输出值与基准波的区间建立映射关系，其中，当基准波位于第一区间(Region1)或第三区间(Region3)时，区域检测器的输出值为第一阈值，当基准波位于第二区间(Region2)时，区域检测器的输出值为第二阈值。
在本实施例中，基准波划分模块40将基准波的峰峰值区间按照从大到小的顺序依序划分为第一区间(Region1)、第二区间(Region2)、第三区间(Region3)。具体的，第一区间(Region1)为[1/3A,A]，第二区间(Region2)为[-1/3A,1/3A]，第三区间(Region3)为[-A,-1/3A]，其中，A为基准波的幅值。在一个实施例中，当基准波的峰峰值为1时，对应的，将基准波的按照等比例划分为三个区间，则第一区间(Region1)为[1/3,1]，第二区间(Region2)为[-1/3,1/3]，第三区间(Region3)为[-1,-1/3]，按比例划分基准波为三个区间可以使得区域检测器准确的监测基准波为位置变化，使得基准波的三个区间进行移动时，可以准确地切换载波，解决传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。
在一个实施例中，基准波划分模块40通过将基准波的峰峰值区间按照从大到小的顺序依序划分为三个区间，第一切换模块20和第二切换模块可以根据每一区间中载波的规律进行缓切换第一载波和第二载波，从而解决了传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。
本申请实施例还提供了一种脉宽调制方法，应用于多桥臂交错逆变器，脉宽调制方法包括：采用如上述任一项的载波生成方法生成至少一路载波；将每路载波与对应的基准波进行比较，并根据比较结果生成对应的调制信号发送至多桥臂交错逆变器。
在本实施例中，将采用上述任一项的载波生成方法生成至少一路载波与对应的基准波进行比较，并根据比较结果生成对应的调制信号发送至多桥臂交错逆变器。进一步使得输出的调制信号更加准确，提高了输出波形的质量。解决了传统的输出波形有重合部分的问题。
本申请实施例还提供了一种逆变系统，逆变系统包括：第一载波发生器、第二载波发生器、切换载波发生器、基准波发生器、区域检测器、控制器以及多桥臂交错逆变器。
具体的，第一载波发生器用于发送第一载波，第二载波发生器用发送第二载波，切换载波发生器用于发送切换载波，基准波发生器用于发送基准波，区域检测器用于检测基准波的位置，控制器用于检测各发生器输出的载波情况，并控制对应的发生器发波。控制器还用于执行如上述任一项的载波生成方法以生成至少一路载波，并将每路载波与对应的基准波进行比较，并根据比较结果生成对应的调制信号发送至多桥臂交错逆变器。
在一个实施例中，参考图7、图8所示，把应用上述载波生成方法的逆变系统进行仿真实验，其中，电源电压为300V，载波频率为20kHz,基准波频率＝60Hz,耦合电感感量＝0.2mH，滤波电感＝30uH，功率＝10.9kW，采用上述载波生成方法进行仿真实验，其中，三桥臂三相交错的仿真波形，参考图7所示，由上至下分别为耦合电感内磁通量密度，相位环流(如果有跳变相位环流也会出现跳变)，线电压，相电压，以及三相线电流。由图7可以清楚的看出，通过本申请实施例，磁通量跳变消失，大大减小了磁通量峰值。根据本申请提供的上述实施例，能够进一步减小逆变系统所需耦合电感的体积和成本，增加整个逆变系统的功率密度。
在一个实施例中，该逆变系统应用于三桥臂逆变器中，结合图8中的三桥臂逆变器所示，a1、a2、a3分别为三桥臂交错逆变器中每一桥臂中与输出电感连接的信号节点，每一桥臂由两个串联的开关管组成，V为直流电源，在本实施例中，载波的数量取决于交错逆变器的桥臂数量，对于三相桥臂交错逆变器，则每一组载波有三路相位不同的载波，每一路载波对应驱动一个桥臂，若该三桥臂交错逆变器应用于三相电，则需要三组载波，每一组载波对应三相电中的一个相位。
在一个实施例中，通过使用该载波生成方法切换的载波，与基准波进行与对应的基准波进行比较，并根据比较结果生成对应的调制信号发送至多桥臂交错逆变器。解决了传统的载波生成方法存在的磁通量跳变、磁通量峰值大的问题。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示数据或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示数据的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种载波生成方法，其特征在于，所述载波生成方法包括：
在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形；
在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波；
获取所述切换载波的波形，在所述切换载波到达第一个波峰时，切换至第二载波，其中，所述第一载波、所述第二载波和所述切换载波的幅值相同，所述区域检测器的输出值与基准波的区间具有映射关系，所述基准波的峰峰值区间按照从大到小的顺序依序划分为第一区间、第二区间、第三区间，当所述基准波位于所述第一区间或第三区间时，所述区域检测器的输出值为第一阈值，当所述基准波位于所述第二区间时，所述区域检测器的输出值为第二阈值。
2.如权利要求1所述的载波生成方法，其特征在于，所述在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形包括：
在检测到所述区域检测器的输出值由第一阈值变为第二阈值时，获取所述第一载波的波形；
所述在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波包括：
在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为第一频率的切换载波，其中所述第一频率为所述第一载波的载波频率的1.5倍。
3.如权利要求1所述的载波生成方法，其特征在于，所述在检测到区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形包括：
在检测到所述区域检测器的输出值由第二阈值变为第一阈值时，获取所述第一载波的波形；
所述在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波包括：
在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为第二频率的切换载波，其中所述第二频率为所述第一载波的载波频率的0.75倍。
4.如权利要求1至3任一项所述的载波生成方法，其特征在于，所述第一载波和所述第二载波的相位差为60°。
5.如权利要求1至3任一项所述的载波生成方法，其特征在于，所述载波生成方法应用于多桥臂交错逆变器；
所述第一载波的相位角度计算公式为：
Figure FDA0003866102100000021
所述第二载波波形的相位角度计算公式为：
Figure FDA0003866102100000022
其中，n为所述多桥臂交错逆变器的桥臂数。
6.一种载波生成装置，其特征在于，所述载波生成装置包括：
基准波划分模块：用于将基准波的峰峰值区间按照从大到小的顺序依序划分为第一区间、第二区间、第三区间；建立区域检测器的输出值与所述基准波的区间的映射关系，以使当所述基准波位于所述第一区间或第三区间时，所述区域检测器的输出值为第一阈值，当所述基准波位于所述第二区间时，所述区域检测器的输出值为第二阈值；
载波获取模块：用于在检测到所述区域检测器的输出值发生变化时，获取第一载波的波形；
第一切换模块：用于在所述第一载波到达第一个波谷时，切换为预设频率的切换载波；
第二切换模块：用于获取所述切换载波的波形，在所述切换载波到达第一个波峰时，切换至第二载波，其中，所述第一载波、所述第二载波和所述切换载波的幅值相同。
7.一种脉宽调制方法，应用于多桥臂交错逆变器，其特征在于，所述脉宽调制方法包括：
采用如权利要求1-5任一项所述的载波生成方法生成至少一路载波；
将每路所述载波与对应的基准波进行比较，并根据比较结果生成对应的调制信号发送至所述多桥臂交错逆变器。
8.一种逆变系统，其特征在于，所述逆变系统包括：
第一载波发生器：用于发送第一载波；
第二载波发生器：用于发送第二载波；
切换载波发生器：用于发送切换载波；
基准波发生器：用于发送基准波；
区域检测器：用于检测所述基准波的位置；
控制器：用于检测各所述发生器输出的载波情况，并控制对应的发生器发波；
多桥臂交错逆变器；
所述控制器还用于执行如权利要求1-5任一项所述的载波生成方法以生成至少一路载波，并将每路所述载波与对应的基准波进行比较，并根据比较结果生成对应的调制信号发送至所述多桥臂交错逆变器。
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