[发明专利]一种脉冲宽度调制控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种脉冲宽度调制控制方法及装置。

背景技术

逆变器（Inverter）是一种把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V，50Hz正弦波）的装置或设备，包括电压源逆变器、电流源逆变器和Z源逆变器(Z-source inverter,简称ZSI)。通常，逆变器的控制方式采用脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）控制方法，在传统的PWM控制方法中，开关管的状态包括8个非直通状态，其中，6个有效状态V1(001)、V2(010)、V3(011)、V4(100)、V5(101)、V6(110)和2个零状态V0(000)、V7(111)，1代表导通，0代表关断。在电压源逆变器和电流源逆变器中，下桥臂三个开关管的状态与上桥臂三个开关管的状态相反，一个开关周期由其中的2个有效状态和2个零状态合成；在Z源逆变器中，一个开关周期除包括2个有效状态和2个零状态外，还包括一个特殊的直通状态ST，即同一桥臂上下两个开关管同时导通。

如图1所示，图1是现有技术中提供的一种Z源逆变器的电路原理图，在图1中，电感L1、电感L2和电容C1、电容C2构成Z源网络，开关管T1～开关管T6构成逆变桥，其中T1、T3、T5称为上桥臂，T2、T4、T6称为下桥臂。当Z源逆变器的工作状态为直通状态ST时，二极管D截止，直流母线因上、下开关管直通而短路，此时直流母线电压V_PN＝0；当Z源逆变器的工作状态为非直通状态时，二极管D导通，此时直流母线电压V_PN＝V_DC（V_DC被称为母线电压峰值），经逆变器桥逆变后得到交流输出。然而在现有的Z源逆变器的脉冲宽度调制控制方法中，直通状态ST分别插入位于载波的波峰B和波谷A处的零矢量V0(000)和V7(111)之间，如图2所示，图2为现有技术中提供的一种状态矢量示意图，图中一个开关周期中的状态变化为（假设在某个开关周期内上桥臂中开关管的有效状态为100和110）：直通状态ST->零状态000->有效状态100->有效状态110->零状态111->直通状态ST->零状态111->有效状态110->有效状态100->零状态000->直通状态ST。可见在一个开关周期中，直通状态ST出现2次，直流母线电压V_PN呈脉动波形，而脉冲宽度调制PWM控制方法中的载波频率非常高，因此，导致直流母线电压V_PN难以采样。现有技术中一般都采用电容电压闭环控制方法获取直流母线电压，即控制电容C1或C2上的电压V_C保持恒定，从而获得母线电压峰值V_DC=V_in/（1-2d₀），其中，d₀为直通占空比。然而，该方法存在以下缺点：电容电压V_C与母线电压峰值V_DC之间不是线性关系，虽然能控制电容电压V_C保持恒定，但V_DC会随直通占空比变化而变化，母线电压峰值V_DC很容易波动或偏离期望值，而母线电压峰值V_DC过高时可能损坏开关管。

发明内容

本发明实施例提供一种脉冲宽度调制控制方法及装置，可直接测量直流母线上的峰值电压，从而可直接对母线电压进行控制。

本发明实施例提供一种脉冲宽度调制控制方法，包括：

获取开关周期T_s内三相开关管的脉冲宽度，分别表示为T_as、T_bs、T_cs；

获取所述开关周期内直通状态ST的第一作用时间T_sh；

根据所述脉冲宽度和所述第一作用时间，获取所述开关周期内非直通零状态的第二作用时间T₀；

根据所述开关周期、所述脉冲宽度、所述第一作用时间和所述第二作用时间合成三相脉冲宽度调制信号，其中，所述直通状态ST和所述非直通零状态分别位于载波的波峰和波谷位置，所述三相脉冲宽度调制信号的脉冲宽度分别表示为T_ga、T_gb、T_gc；