专利名称：逆变器及其pwm调制方法
技术领域：
本发明涉及逆变器领域，特别是涉及ー种逆变器及其PWM调制方法。
背景技术：
逆变器在可再生能源的开发和利用领域具有至关重要的作用。逆变器通过半导体功率开关器件的开通和关断作用，把直流电能转换为交流电能的ー种电カ电子转换器。现有技术的逆变器通过在PWM (Pulse Width Modulation，脉宽调制)调制信号注入共模电压来提高逆变器的母线电压的利用率，其中，共模电压为逆变器输出中点相对于电位固定的接地机壳的电压。由于共模电压的电压比较高，并且包含高频率成分，而逆变器输出的负载与接地机壳之间存在耦合电容，因此在PWM调制信号注入共模电压会导致耦合电容产生漏 电流，当漏电流的幅值超过阈值时，加上共模电压的高频成分，以使电流产生的电磁场辐射出去，进而造成电磁干扰。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种逆变器及其PWM调制方法，以使得逆变器具有最高的母线利用率和最小的输出共模电压。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供ー种PWM调制方法，其包括提供ー调制信号；根据调制信号的调制比M的大小获取三次谐波的幅值；将三次谐波注入调制信号，生成PWM驱动信号；将PWM驱动信号输入逆变器开关管的控制端，以控制逆变器开关管的闭合或断开。为解决上述技术问题，本发明采用的另ー个技术方案是提供一种逆变器，其包括一处理单元，处理单元用于产生调制信号和三次谐波，其中，处理单元根据调制信号的调制比M的大小获取三次谐波的幅值，处理单元将三次谐波注入调制信号，生成PWM驱动信号，并将PWM驱动信号输入逆变器开关管的控制端，以控制逆变器开关管的闭合或断开。本发明的有益效果是本发明中通过在调制信号注入三次谐波，生产PWM驱动信号，其中，根据调制比M的大小控制注入的三次谐波的幅值，并将PWM驱动信号输入逆变器开关管的控制端，以使得逆变器具有最高的母线利用率和最小的输出共模电压，避免产生较大的对地漏电流和电磁干扰。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中图I是本发明的PWM调制方法的第一实施例的流程图；图2是本发明的PWM调制方法的第二实施例的调制比与三次谐波的注入量的关系曲线示意图；图3是本发明第一实施例的逆变器的电路图；图4是注入三次谐波以产生PWM驱动信号的示意图；图5是本发明第三实施 例的逆变器的电路图；图6是本发明第四实施例的逆变器的电路图；图7是本发明第五实施例的逆变器的电路图；图8是本发明第六实施例的逆变器的电路图；图9是本发明第七实施例的逆变器的电路图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。參阅图1，图I是本发明的PWM调制方法的第一实施例的流程图。本实施例所掲示的PWM调制方法应用于逆变器，其中，逆变器的直流母线输入直流电压，逆变器的处理单元根据PWM调制方法控制逆变器开关管的闭合或断开，以使逆变器输出交流电压。如图I所示，本实施例所掲示的PWM调制方法包括以下步骤步骤101 :提供ー调制信号；步骤102 :根据调制信号的调制比M的大小获取三次谐波的幅值；步骤103 :将三次谐波注入调制信号，生成PWM驱动信号；步骤104 :将PWM驱动信号输入逆变器开关管的控制端，以控制逆变器开关管的闭合或断开。在本实施例中，处理单元提供ー调制信号，井根据该调制信号的调制比M的大小获取三次谐波的幅值。其中，三次谐波为正弦波，三次谐波的频率为调制信号的频率的三倍。然后，处理单元将三次谐波注入调制信号，生产PWM驱动信号，并将PWM驱动信号输入逆变器开关管的控制端，以控制逆变器开关管的闭合或断开，使得逆变器具有较高的母线利用率和较小的输出共模电压。在本实施例中，处理单元优选将三次谐波与调制信号叠加，以实现三次谐波注入调制信号。在其他实施例中，本领域的技术人员还可以通过其他方式将三次谐波注入调制信号。此外，处理单元优选为数字信号处理器。区别于现有技术的情况，本实施例的PWM调制方法通过在调制信号注入三次谐波，生产PWM驱动信号，其中，根据调制比M的大小控制注入的三次谐波的幅值，并将PWM驱动信号输入逆变器开关管的控制端，以使得逆变器具有较高的母线利用率和较小的输出共模电压。本发明进一歩提供ー种PWM调制方法的第二实施例，其在前述第一实施例的基础上，调制信号的调制比M为M=^^;
0.5 ,:
其中，VMf为调制信号的幅值，Vdc为逆变器直流母线的电压值。在步骤102中，处理单元根据调制信号的调制比M的大小获取三次谐波的幅值包括当调制比M〈=l时，三次谐波幅值为O ;当调制比
权利要求
1.ー种PWM调制方法，其特征在于，所述调制方法包括 提供ー调制信号； 根据所述调制信号的调制比M的大小获取三次谐波的幅值； 将所述三次谐波注入所述调制信号，生成PWM驱动信号； 将所述PWM驱动信号输入逆变器开关管的控制端，以控制所述逆变器开关管的闭合或断开。
2.根据权利要求I所述的调制方法，其特征在于，所述调制信号的调制比M为 V - 0.5 ·；,, 其中，为所述调制信号的幅值，Vdc为所述逆变器直流母线的电压值。
3.根据权利要求2所述的调制方法，其特征在于，根据所述调制信号的调制比的大小获取三次谐波的幅值的步骤包括 当所述调制比M〈=l时，所述三次谐波幅值为O ; 当所述调制比Μ=,时，所述三次谐波幅值为所述调制信号的幅值的1/6 ； 当所述调制比]<Μ<+时，所述三次谐波为最小幅值的三次谐波。
4.根据权利要求3所述的调制方法，其特征在干，当所述调制比1<Μ<]时，所述最小幅值的三次谐波与所述调制比M满足以下方程式 b=max((1-Msin(wt))/sin (3wt))； 其中，b为所述最小幅值的三次谐波的幅值与所述调制信号的幅值之比。
5.根据权利要求4所述的调制方法，其特征在于，通过实时求解所述方程式，以计算出所述最小幅值的三次谐波的幅值。
6.根据权利要求4所述的调制方法，其特征在于，通过对预设的所述调制比M与所述最小幅值的三次谐波的幅值的曲线进行曲线拟合，得到所述调制比M与所述最小幅值的三次谐波的幅值的近似函数，再将实际的调制比M代入所述调制比M与所述最小幅值的三次谐波的幅值的近似函数，以计算出所述最小幅值的三次谐波的幅值。
7.根据权利要求4所述的调制方法，其特征在于，根据所述方程式編制所述调制比M与所述最小幅值的三次谐波的幅值的关系表，根据实际的调制比M通过查表法获取所述最小幅值的三次谐波的幅值。
8.根据权利要求7所述的调制方法，其特征在干，采用线性内插的方法确认所述调制比M介于所述关系表中相邻两个离散数据点的所述最小幅值的三次谐波的幅值。
9.根据权利要求7所述的调制方法，其特征在于，采用临近近似法确定所述调制比M介于所述关系表中相邻两个离散数据点的所述最小幅值的三次谐波的幅值。
10.根据权利要求I所述的调制方法，其特征在于，所述PWM调制方法为正弦波调制。
11.根据权利要求I所述的调制方法，其特征在于，所述PWM调制方法为空间向量调制。
12.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器包括一处理单元，所述处理単元用于产生调制信号和三次谐波，其中，所述处理単元根据所述调制信号的调制比M的大小获取所述三次谐波的幅值，所述处理単元将所述三次谐波注入所述调制信号，生成PWM驱动信号，并将所述PWM驱动信号输入所述逆变器开关管的控制端，以控制所述逆变器开关管的闭合或断开。
13.根据权利要求12所述的逆变器，其特征在于，所述调制信号的调制比M为 其中，为所述调制信号的幅值，Vdc为所述逆变器直流母线的电压值。
14.根据权利要求13所述的逆变器，其特征在于，所述处理単元根据所述调制信号的调制比的大小获取三次谐波的幅值，其中 当所述调制比M〈=l时，所述三次谐波幅值为O ; 当所述调制比M=T时，所述三次谐波幅值为所述调制信号的幅值的1/6 ； 当所述调制比1<Μ<ι时，所述三次谐波为最小幅值的三次谐波。
15.根据权利要求14所述的逆变器，其特征在于，当所述调制比1<Μ<ι时，所述最小幅值的三次谐波与所述调制比M满足以下方程式 b=max((1-Msin(wt))/sin (3wt))； 其中，b为所述最小幅值的三次谐波的幅值与所述调制信号的幅值之比。
16.根据权利要求15所述的逆变器，其特征在于，所述处理単元通过实时求解所述方程式，以计算出所述最小幅值的三次谐波的幅值。
17.根据权利要求15所述的逆变器，其特征在于，所述处理単元通过对预设的所述调制比M与所述最小幅值的三次谐波的幅值的曲线进行曲线拟合，得到所述调制比M与所述最小幅值的三次谐波的幅值的近似函数，再将实际的调制比M代入所述调制比M与所述最小幅值的三次谐波的幅值的近似函数，以计算出所述最小幅值的三次谐波的幅值。
18.根据权利要求15所述的逆变器，其特征在于，所述处理単元根据所述方程式編制所述调制比M与所述最小幅值的三次谐波的幅值的关系表，根据实际的调制比M通过查表法获取所述最小幅值的三次谐波的幅值。
19.根据权利要求18所述的逆变器，其特征在于，所述处理単元采用线性内插的方法确认所述调制比M介于所述关系表中相邻两个离散数据点的所述最小幅值的三次谐波的幅值。
20.根据权利要求18所述的逆变器，其特征在于，所述处理単元采用临近近似法确定所述调制比M介于所述关系表中相邻两个离散数据点的所述最小幅值的三次谐波的幅值。
21.根据权利要求12所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器通过正弦波调制方式调制。
22.根据权利要求12所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器通过空间向量调制方式调制。
23.根据权利要求12所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器为单相逆变器，其拓扑结构为I型三电平逆变器或T型三电平逆变器。
24.根据权利要求12所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器为三相逆变器，其拓扑结构为I型三电平逆变器或T型三电平逆变器。
25.根据权利要求12所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器为三相两电平逆变器或三相多电平逆变器。
全文摘要
本发明公开了一种逆变器及其PWM调制方法，该PWM调制方法包括提供一调制信号；根据调制信号的调制比M的大小获取三次谐波的幅值；将三次谐波注入调制信号，生成PWM驱动信号；将PWM驱动信号输入逆变器开关管的控制端，以控制逆变器开关管的闭合或断开。通过上述方式，本发明能够使得逆变器具有最高的母线利用率和最小的输出共模电压，避免产生较大的对地漏电流和电磁干扰。
文档编号H02M7/48GK102723889SQ20121022763
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者刘云峰, 王丹, 郭海滨 申请人:华为技术有限公司