[发明专利]一种新型Z源逆变器脉宽调制算法

说明书

本发明公开一种新型Z源逆变器脉宽调制算法，包括Z源逆变器、改进型SVPWM算法、DSP控制芯片，其特征在于该算法改进了基于Z源逆变器7段式SVPWM的实现方法，直接利用三相电压进行扇区判断，并计算扇区内相邻基础矢量及直通零矢量作用时间，从而得到开关次序，无需进行坐标变换。与传统SVPWM算法相比，本发明的新型算法响应速度更快，具有更高的系统效率，由于算法的简化，可以有效地降低运算难度，减少了内存占用空间，提高了系统运行速度稳定性。

技术领域

本发明属于脉宽调制领域，尤其涉及一种改进空间矢量脉宽调制算法的新型Z源逆变器脉宽调制算法。

背景技术

随着能源危机的日益加剧，风能、太阳能、水能等清洁能源逐渐兴起。在这些新能源发电系统中，逆变器是主要的组成部分。与传统逆变器相比，Z 源逆变器可在直通和非直通两种模式下正常工作，对于开关器件的控制不再需要加入死区时间，可以通过调整直通占空比来控制其升降压特性。因此，Z 源逆变器有较宽的输入电压范围和较高的系统可靠性及电磁兼容性。逆变器脉宽调制模块主要采用正弦脉宽调制( Sinusoidal Pulse WidthModulation，SPWM) 与空间矢量脉宽调制( Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)两种算法。与 SPWM 算法相比，SVPWM 算法能够使输出的电流波形尽可能的接近于理想的正弦波，且直流电压利用率提高15.47%，能够有效减少谐波，但也有算法复杂、实现较难等缺点。

有学者提出了一种压缩变换，通过压缩后矢量符号及大小进行扇区判断，减少了运算量及代码长度。也有将两个零矢量重新分配，减少了开关次数及谐波的出现，提高了系统运行效率。在三相四开关系统中对电压矢量扇区进行重新划分，提高了系统可靠性。分别叙述了基于Z 源逆变器 SVPWM 算法的两种改进方向: 一种是通过改进直通零矢量的分配方法，提高零矢量的利用率，获得更好的升压能力; 另一种是通过改进扇区判断条件来减少算法复杂程度，提高系统效率。另外有研究人员介绍了在 DSP上如何实现 SVPWM 算法。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种新型Z源逆变器脉宽调制算法，该算法改进了基于 Z源逆变器 7 段式 SVPWM 的实现方法，直接利用三相电压进行扇区判断，并计算扇区内相邻基础矢量及直通零矢量作用时间，从而得到开关次序，无需进行坐标变换。

本发明采用的技术方案是，一种新型Z源逆变器脉宽调制算法，包括Z 源逆变器、改进型SVPWM算法、DSP控制芯片。

所述的Z 源逆变器，与传统逆变器相比，是在直流侧引入一个由两个电容C1，C2和两个电感 L1，L2呈 X 形所组成的 Z 源网络，将直流电源与逆变器耦合在一起，Z 源网络的引入，使逆变桥与桥臂上下功率管可以同时导通。Z 源逆变器正是通过这种直通零矢量状态获得了升压能力，由直通和非直通分为两种工作状态。

所述的改进型SVPWM算法，不需要进行坐标变换就可直接进行扇区判断及时间点计算，减少了计算量和系统占用的资源。该算法有简单控制和直通分段控制两种。本发明采用直通分段式SVPWM控制。

所述的DSP控制芯片，选用 DSP TMS320F28335 作为核心控制芯片。

本发明的有益效果是，该新型Z源逆变器脉宽调制算法，与传统 SVPWM 算法相比，响应速度更快，具有更高的系统效率，由于算法的简化，可以有效地降低运算难度，减少了内存占用空间，提高了系统运行速度稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图 1 是本发明电路原理框图。

具体实施方式