[发明专利]一种实现变频器同步调制中相位同步的方法

说明书

技术领域

本发明属于大功率变频器的控制技术领域，特别是提供了一种实现变频器同步 调制中相位同步的方法。实现同步调制中相位同步，可以保证变频器输出电压、电 流波形更加对称，谐波更小。

背景技术

在大功率变频器中，特别是大功率整流器中，由于功率大，功率器件的损耗很 大，所以载波频率比较低，一般发波采用同步调制的方法。

为了使输出的电压电流波形对称，谐波小，一般载波频率为3的整数倍。以大 功率整流器为例，电网基波频率为50Hz，载波频率选为600Hz，载波比为12。载波 频率为3的整数倍，输出波形对称。理想条件下，采用SVPWM发波方式，每个360° 的采样周期内有12个采样点，每30°一个点。如果SVPWM输出的矢量初始角度为0°， 输出的12个矢量依次是0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、 240°、270°、300°、330°，如果相位保持不变，则在每个周期输出的矢量角度 都不变，都是这12个矢量角度。

在控制系统中为了使波形对称，我们希望每个周期输出的矢量角度相同，即达 到相位同步，但是有一些原因使相位不能同步，输出的矢量角度不断变化。第一个 原因是电网谐波、干扰等会使矢量角度突变，不是按30°一个矢量输出，例如前一 个矢量角度为30°，而当前矢量变为了120°，发生大的跳变。另一个原因载波的 周期为1.666mS，变频器的控制系统是用DSP等微处理器控制的，载波的输出采用定 时器定时的方式输出。由于微处理器的定时精度有限，输出的载波频率不是正好 600HZ，例如为598Hz，在一个基波周期中相位移动都达不到1°或者更小，但是这 个误差是不断累积的，导致相位不断的往一个方向移动，无法做到相位同步。而控 制系统希望在每个基波周期，都在相同的角度附近，会有误差，但误差不会累积， 达到相位同步。

为解决以上问题，提出了一种同步调制中，达到相位同步的方法，即使由于谐 波等原因导致相位突变后，也会通过控制逐渐回到原来预设的初始相位。

发明内容

本发明的目的在于提出一种实现变频器同步调制中相位同步的方法，应用于NPC 型三电平变频器控制系统的同步调制过程中，实现相位同步。应用该方法，可以保 证输出的电压电流波形对称，使谐波含量更小，并且可以实现一个周期内的定点采 样，避免了因DSP定时器的精度限制，引起的误差累积，使误差越来越大。

本发明通过在SVPWM同步调制中引入一个P调节器，每个周期微调计数器的值， 来实现同步调制中相位同步，可以保证变频器输出电压、电流波形更加对称，谐波 更小。具体包括如下步骤：

(1)、相位同步算法的理想设定环节

通过选定每个周期的初始采样相角，得到6个扇区个数确定，位置固定的采样 相角，形成理想中的相位同步相角；

(2)、对每个周期内采样点处信号处理得到实际相角信号环节

通过把得到的该采样点处的相角值与30°取模，换算到第一扇区的15°附近， 得到实际相角信号；

(3)、实际相角信号与15°理想角度信号的比较环节

由15°理想相角信号减去实际相角信号，得到相角偏差信号；

(4)、根据角度偏差信号做比例控制环节

通过合理设定角度偏差信号的比例控制器的大小(2≤p≤4)，可以设定相角修 正的快慢；

(5)、对计数器修正信号做限幅取整环节

通过对比例控制器的输出信号做限幅取整，得到只有-1，0，+1等三个计数器修 正信号；

(6)、叠加修正信号生成实际计数器信号环节

通过把计数器修正信号与理想计数器信号N₀叠加，生成实际的计数器信号。