[发明专利]三相四桥臂电压型逆变器的变载波脉宽调制系统及方法

说明书

本发明提供了一种三相四桥臂电压型逆变器的变载波脉宽调制方法，包括以下步骤：获取逆变器的三相输出正弦电流期望值，并实时采样逆变器的三相输出电流瞬时值；在每个控制采样周期内将逆变器的三相电流期望值与检测到的实际瞬时电流值相减得到三相电流偏差值；计算出三相电流控制量；根据三相电流控制量选取脉宽调制所需的三相载波信号；将各相调制信号和相应的各相载波信号进行比较得到脉宽变化的三相开关驱动信号，将三相开关驱动信号用于控制逆变器电路的三相桥臂通断运行。N相桥臂控制器的输入端接三相桥臂的驱动信号，并根据三相桥臂的驱动信号生成N相桥臂的驱动信号。本发明有效减少中性点共模扰动电压所带来的对地漏电流等电磁干扰。

技术领域

本发明属于逆变器脉宽调制技术领域，具体涉及一种三相四桥臂电压型逆变器的变载波脉宽调制系统及方法。

背景技术

能源问题一直是制约一个人类社会发展的重要因素，社会的每一次重大进步，都离不开能源的改进和更替。节能环保将是人类可持续发展、避免灾难性气候变化的重要选项。当今世界电力能源的使用约占总能源的40％。

在用电侧，电机(尤其是三相电机)是一种应用量大、使用范围广的高耗能动力设备。例如，据统计，我国电机耗电约占工业用电总量的60％～70％。目前世界各国约90％电动机械采用异步电动机，其中小型异步电动机约占70％以上。在电力系统的总负荷中，异步电动机的用电量占很大的比重。在我国，异步电动机的用电量约占总负荷的60％多。然而大量的工业设备如风机、泵类设备以及传统的工业缝纫机、机械加工设备等，多采用异步电动机恒速传动的方案运行，导致交流电动机效率普遍较低。而且在工业缝纫机、机械加工设备中，往往采用离合器、摩擦片调节速度，造成大量的待机损耗和制动能耗。如果采用基于电力电子逆变器的变频调速装置来驱动电机设备，工业用户至少能在现有基础上节省电能18％以上。因此世界多国和我国均在积极鼓励工业企业推广变频调速等先进手段实现节能，与此同时还能够显著提高电力传动设备的工作性能。此外以电动汽车为代表的移动设备也依赖逆变器接口连接电网，从而进行充放电。

在发电侧，采用清洁可再生能源(包括风能、太阳能、氢能等)发电，是世界各国保证能源安全、减少碳排放并避免全球气候变暖的重要手段。近十多年来，我国的能源结构不断提升优化，清洁能源(包括风能、太阳能、氢能等)开发利用比重迅速提高。无论是并网发电还是离网发电，电力电子逆变器均是清洁能源发电不可或缺功率接口，是充分且高质量地开发利用清洁能源的关键设备。

在中大功率应用场合，三相电压型逆变器是进行电机调速、利用清洁能源供电等的核心部件，其调制和控制方案对电机调速系统、清洁能源发电系统的运行性能、可靠性和安全性具有决定性的影响。作为三相电压型逆变器，三相四桥臂电压型逆变器可为系统灵活提供三相四线制、三相三线功率甚至单相接口，能够利用辅助桥臂在三相不平衡等情形下改善逆变器供电质量和可靠性，广泛应用于电动汽车充放电、新能源并网发电以及电机驱动。目前的三相四桥臂电压型逆变器常采用脉宽调制技术实现对输出电压或电流的准确控制，其脉宽调制器一般采用一路固定的载波信号。然而采用单一载波的脉宽调制方案(如正弦脉宽调制、空间电压矢量调制、不连续脉宽调制等)的逆变器用于驱动星型连接的三相负载(尤其是三相平衡的异步电机)或变压器时，会造成星型连接中性点的共模扰动电压的幅值高达逆变器直流母线电压的一半，会带来较为严重的中性点对地漏电流等电磁干扰和绝缘性能下降等问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种三相四桥臂电压型逆变器的变载波脉宽调制系统及方法，有效减少中性点共模扰动电压所带来的对地漏电流等电磁干扰以及绝缘性下降等问题。

本发明采用的技术方案是：一种三相四桥臂电压型逆变器的变载波脉宽调制方法，其特征在于包括以下步骤：

A.获取逆变器的三相输出正弦电流期望值，并实时采样逆变器的三相输出电流瞬时值；

B.在每个控制采样周期内将逆变器的三相电流期望值与检测到的实际瞬时电流值相减得到三相电流偏差值；