[发明专利]基于SHEPWM的脉宽调制系统及调制方法

说明书

本发明提出一种基于SHEPWM的牵引逆变器脉宽调制系统及调制方法，调制系统包括第一处理器和第二处理器；第一处理器包括用于在SHEPWM基波频段生成SHEPWM调制信号的SHEPWM调制单元；SHEPWM调制单元包括用于存储不同载波比下初值分布区间内所有开关角度初值的存储单元，用于计算不同载波比下三相各区间有效开关角度、初始电平及PWM周期值的计算单元，第一处理器的输出端与第二处理器连接；第二处理器包括用于生成调制脉冲的脉冲发生器；脉冲发生器根据第一处理器传输来的有效开关角度、初始电平及PWM周期值，生成脉冲调制信号并触发第一处理器进行中断处理。该方法在不同载波比间切换平稳、冲击小，转矩脉动小。

技术领域

本发明涉及逆变器及相关变流器控制技术领域，涉及一种逆变器调制控制方法，尤其涉及一种基于SHEPWM的牵引逆变器脉宽调制系统及调制方法。

背景技术

在现代交流机车等大功率应用场合，散热条件比较苛刻，牵引逆变器功率器件开关频率被限制在几百赫兹，因此在车辆整个速度范围内脉宽调制策略特别是低载波比下的脉宽调制策略关系到系统的运行性能。

目前大功率变流器中主流采用多模式分段脉宽调制策略，其基本策略为异步调制—普通同步调制—优化PWM调制—方波，其中优化PWM调制为整个调制策略的技术核心，其技术特点要求为电流谐波含量小、转矩脉动小、调制模式之间切换平稳，并且系统实现简单、控制精度高、运行稳定。

优化PWM调制一般有中间60度和SHEPWM等，中间60度调制方式电流谐波含量大，转矩脉动大，控制精度差，不同调制模式切换冲击大。SHEPWM调制方式在谐波、脉动转矩等方面性能优于其他调制方式，但在控制方式的实现方法上比较复杂，包括开关角计算精度、软件代码容量、调制模式切换等，造成控制器硬件不能满足条件、控制精度差、切换不平稳等现象。因此该种调制方式在国内大功率变流器中应用较少，且已实现的方法中大都较为复杂。

发明内容

本发明针对现有脉宽调制方法中存在的调制精度差、转矩脉动大或代码量大、实现困难等问题，提出了一种新型的基于SHEPWM脉宽调制系统及调制方法，该方法在不同载波比间切换平稳、冲击小，调制精度高、转矩脉动小、易实现且代码量小。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提供了一种基于SHEPWM的牵引逆变器脉宽调制系统。

一种基于SHEPWM的牵引逆变器脉宽调制系统，包括第一处理器和第二处理器；

所述第一处理器包括用于在SHEPWM基波频段生成SHEPWM调制信号的SHEPWM调制单元；所述SHEPWM调制单元包括用于存储不同载波比下初值分布区间内所有开关角度初值的存储单元，用于计算不同载波比下三相各基波区间有效开关角度、初始电平及PWM周期值的计算单元；第一处理器的输出端与第二处理器连接；初值分布区间为整个基波周期的一部分，各基波区间的开关角度可由初值区间开关角度推算得到；

所述第二处理器包括用于根据第一处理器传输的有效开关角度、脉冲初始电平及PWM周期值生成调制脉冲的脉冲发生器。

优选的是，所述初值分布区间为0～π/3。

优选的是，所述第一处理器进一步包括：用于在第一基波频率段生成SVPWM异步调制信号的SVPWM异步调制单元、用于在第二基波频率段生成SVPWM同步调制信号的SVPWM同步调制单元，以及，用于在第四基波频段生成方波调制信号的方波调制单元；还包括判断基波频率所处频段的基波频率判断单元，以及，用于根据基波频率及调制度进行调制模式调整的模式切换单元；

第一基波频率段频率、第二基波频率段频率、SHEPWM基波频段频率和第四基波频段频率依此呈由低到高的连续排列；

所述第二处理器的调制脉冲的脉冲发生器进一步用于根据模式切换单元的的信号生成脉冲调制信号。