一种抑制逆变器分段同步调制电压电流冲击的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于大功率三电平逆变器同步调制领域，特别是提供了一种抑制逆变器分段同步调制电压电流冲击的方法，解决了大功率三电平逆变器拖动电机加速、减速过程中，分段同步模式下载波比切换点冲击电压、电流问题。该方法在电机加速、减速过程中，有效的改善了对电压电流的冲击，改善了电流谐波，解决了电流冲击引起的过流跳闸问题。
【背景技术】
[0002]逆变器空间电压矢量脉宽调制方法(SVPWM)是一种常用的发波方法，在大功率电机中，由于受到器件特性，散热功耗等方面的约束，载波频率比较低。为了保持输出电流波形对称，电流谐波更小，采用同步调制的方法。
[0003]同步调制是一种通过改变载波频率以保持载波比不变的调制模式。分段同步模式是把逆变器的整个变频范围划分为若干个频段，在低频段采用载波频率较高的异步模式，其它各个频段内保持载波比不变，各个频段的载波比不用。当载波比切换时，由于载波频率的阶跃变化会出现波形振荡，电压电流突变和谐波剧增的情况，使电机产生较大的脉动和较强的噪音，甚至过流跳闸。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种抑制逆变器分段同步调制电压电流冲击的方法，针对电机加速和减速过程中，载波比切换时，载波频率突变的问题，提出了一种抑制电流冲击的方法。在电机加速和减速中，两个载波切换的位置，让载波频率以一个步长逐渐过渡到另一个频率，使载波频率平滑变化，有效的抑制了波形震荡、电压电流的冲击。
[0005]本发明解决了大功率三电平逆变器拖动电机加速、减速过程中，分段同步模式下载波比切换点冲击电压、电流的问题。在电机加速和减速过程中，以0.001ms?0.lms的步长从一个载波频率平滑切换到另一个载波频率；具体步骤如下:
[0006](1)计算出载波比切换前的当前载波比，载波频率的定时时间Tsl ;然后计算出切换后下一个载波比，载波频率的定时时间Ts2 ；
[0007](2)计算Δ Ts = Ts2_Tsl，当电机加速时，Δ Ts为正值；当电机减速，Δ Ts为负值；
[0008](3)将Δ Ts分成N步，计算步长Δ Ts/N，N选择越大，过度时间越长，电流冲击越小#选择越小，过度越快，电流冲击相对越大；在载波比切换时，Ts从Tsl以步长为ATs/N，分N次过度到Ts2。
[0009]Tsl、Ts2的取值范围均为0.833ms?1.157ms，Δ Ts的取值范围为0.001ms?0.5ms，N的取值范围为5?20。
[0010]常规的同步调制方法，如图1所示为分段同步调制载波频率图和载波比图。横坐标为基波频率从0Hz到60Hz ;左侧的纵坐标为载波频率0Hz到700Hz，图中上面的粗实线为载波频率的变化曲线；右侧纵坐标为载波比，从0到60，图中下方的细实线为载波比随着基波频率的变化图。从图中基波频率0到16Hz，载波频率不变，为600Hz，采用异步调制模式；高于16Hz后，采用分段同步调制的模式，如基波频率从50Hz到60Hz，调制比为9，载波频率从450Hz到540Hz变化。
[0011]图2为常规载波时间变化图。横坐标为基波频率，纵坐标为同步调制载波频率周期的一半，即DSP中定时器的定时时间Ts。从图2中可以看出，当基波频率上升时，即电机加速过程中，载波比发生切换时，载波的周期会发生突变，会导致电压电流冲击。在载波比不切换的情况下，虽然载波周期也变化，但是不是突变，所以不会造成电压电流冲击。
[0012]针对以上问题，提出了一种方法，在载波比切换处令Ts平滑切换，从一个Ts值平滑切换到令一个Ts值。
【附图说明】
[0013]图1为常规的分段同步调制载波频率图和载波比图；其中横坐标为基波频率0?60Hz ;左侧纵坐标为载波频率；右侧纵坐标为载波比；图中上面粗实线为载波频率，即PWM频率；下面细实线为载波比。
[0014]图2为常规载波时间变化图；
[0015]图3为本发明基波频率50Hz，载波比从12到9切换时载波定时Ts的变化图。
【具体实施方式】
[0016]在具体实施过程中，首先计算出载波比切换前的当前载波比，载波频率的定时时间Tsl ;然后计算出切换后下一个载波比，载波频率的定时时间Ts2。
[0017]计算ATs = Ts2_Tsl，当电机加速时，Δ Ts为正值；当电机减速，Δ Ts为负值。
[0018]将ATs分成N步，计算步长ATs/N，N选择越大，过度时间越长，电流冲击越小；N选择越小，过度越快，电流冲击相对越大。
[0019]在载波比切换时，Ts从Tsl以步长为Δ Ts/N,分N次过度到Ts2。
[0020]举例说明，如图3所示，在基波频率50Hz，载波比从12切换到9。切换载波比为12时，Tsl 为 0.833ms ;载波比为 9 时，Ts2 为 1.111ms ; Δ Ts 为 0.278ms 取 5，步长 Δ Ts/N为0.0556ms。在其它切换点，采用相同的方法。
【主权项】
1. 一种抑制逆变器分段同步调制电压电流冲击的方法，其特征在于，在电机加速和减速过程中，以0. 001ms?0. lms的步长从一个载波频率平滑切换到另一个载波频率；具体步骤如下：(1)计算出载波比切换前的当前载波比，载波频率的定时时间Tsl ;然后计算出切换后下一个载波比，载波频率的定时时间Ts2 ;(2)计算ATs = Ts2_Tsl，当电机加速时，ATs为正值；当电机减速，ATs为负值；(3)将△ Ts分成N步，计算步长△ Ts/N，N选择越大，过度时间越长，电流冲击越小；N选择越小，过度越快，电流冲击相对越大；在载波比切换时，Ts从Tsl以步长为△ Ts/N，分N次过度到Ts2 ;Tsl、Ts2的取值范围均为0· 833ms?1. 157ms，Δ Ts的取值范围为0· 001ms?0· 5ms，N的取值范围为5?20。
【专利摘要】一种抑制逆变器分段同步调制电压电流冲击的方法,属于大功率三电平逆变器同步调制技术领域。解决了大功率三电平逆变器拖动电机加速、减速过程中，分段同步模式下载波比切换点冲击电压、电流的问题。在电机加速和减速过程中，以一定的步长从一个载波频率平滑切换到另一个载波频率。具体步骤：计算出载波比切换前的当前载波比，载波频率的定时时间Ts1；然后计算出切换后下一个载波比，载波频率的定时时间Ts2；计算ΔTs＝Ts2-Ts1。优点在于，在电机加速减速过程中，有效的改善了对电压电流的冲击，改善了电流谐波，解决了电流冲击引起的过流跳闸问题。
【IPC分类】H02P27/04
【公开号】CN105375852
【申请号】CN201510859903
【发明人】石志学, 罗晓飞, 金传付, 宋克俭, 路尚书, 张云贵
【申请人】冶金自动化研究设计院
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月30日