[发明专利]一种实现层叠载波效果的单载波PWM调制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，尤其涉及一种实现层叠载波效果的单载波PWM调制方法。

背景技术

载波调制法是多电平变换器的PWM控制方法之一，包括载波移相法和载波层叠法。载波移相法是一种相对成熟的调制方法，但各个载波移相的角度是通过给一定的时间滞后来产生的，由于控制器的延迟会产生一定误差，特别是在电平数较高，移动的角度很小的情况下，会严重影响变换器的输出波形质量。载波层叠法则实现简单，在同一时刻，只需在基准三角载波的基础上叠加一定的纵向移动量，只是数值的叠加，基本不会有时间的延迟，误差较小。

当变换器电平数很高时，需要的层叠载波数也较多。若层叠载波数为N，则在同一采样时刻，N个载波的瞬时值都需要与调制波的瞬时值进行比较，从而产生相对应开关的触发信号。每一时刻的N次比较会大大增加控制器的计算时间，影响变换器的响应速度，降低其动态性能。且载波与调制波瞬时值的比较会增加触发信号的延迟，影响输出波形的质量。通过观察发现，在某一采样时刻，N个载波中只有一个载波与调制波有焦点，其他载波值或大于调制波的值，或小于调制波的值。利用这一特点，需寻求一种能够实现多层叠载波的触发效果，同时又减少载波数量和比较次数的方法。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种实现层叠载波效果的单载波PWM调制方法，解决多层叠载波PWM调制法需要多个载波且在同一时刻需多次执行比较运算，增加触发延迟，影响装置响应速度的问题。

本发明的技术方案是，一种实现层叠载波效果的单载波PWM调制方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1：生成基准载波信号；

步骤2：根据控制指令，生成调制波；

步骤3：单载波等效层叠载波调制算法。

所述的基准载波信号，指的是多层叠载波中的一个载波信号，为了方便，取时间轴上方的第一个载波信号(图1中的载波1)。

所述的单载波等效层叠载波调制算法，其方法是，在某一时刻                                                ，若调制波瞬时值满足条件： ，则等效调制波瞬时值，且，。比较时刻，载波与调制波的大小，若，有；否则。同理，若调制波瞬时值满足条件，则等效调制波瞬时值，且，。比较载波与调制波的大小，若，有；否则。表示取小数的整数部分，表示等效采用个载波与调制波比较得到的输出电平，用一个基准载波实现了个层叠载波的调制效果。

本发明提出的单载波PWM调制方法，只需用一个基准载波就可以很方便实现任意个层叠载波的调制效果，每一时刻只需执行一次载波与调制波的比较运算，能够减少开关触发延迟，提高输出波形质量及装置的响应速度。

附图说明

图1是多层叠载波调制方法示意图。

图2是实现层叠载波效果的单载波PWM调制方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

为了叙述原理方便，以4个层叠载波(如图1所示)的PWM调制方法为例进行说明。

图1是多层叠载波调制方法示意图。图1中，载波数为4，并采用同相层叠的方式。单个载波幅值为A，载波标号分别设置为-2，-1，1，2。(i=-2,-1,1,2)表示载波i在时刻t的瞬时值，调制波用M(t)表示，载波与调制波进行比较得到的输出信号分别表示为。当载波在时刻的瞬时值小于调制波在该时刻的值时，则对应该载波的输出信号为1()或者-1 ()；否则输出信号为0。M、N、R点为调制波与时间轴的交点，P、Q表示调制波的点，G、H表示调制波的点。在P、Q点之间，调制波只与载波2有交点，载波-2、-1、1的值均小于调制波的值；在M、N点之间的调制波值为正；N、R点之间调制波的值为负；在M、P之间，Q、N之间，调制波只与载波1有交点；在G、H之间，调制波只与载波-2有交点，其他载波值都大于调制波的值；在N、G之间及H、R之间，调制波只与载波-1有交点。表示调制波与载波的交点，观察可知，4个载波与调制波在同一时刻最多只有一个交点，但需要进行4次比较运算，以生成4个输出信号。

图2中，调制波与图1中相同，M、N、R、P、Q、G、H点与图中对应，为基准载波，为实际用于调制的单载波。实现层叠载波效果的单载波PWM调制方法，包括下述步骤。