一种逆变电路的控制方法及装置与流程

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种逆变电路的控制方法及装置。

背景技术：

目前，车载供电系统能够模拟电网输出三相交流电，但是通过传统的双极性脉宽调制方式，只有在车载供电电源的输出电压不低于438V时，才能输出峰值为380V的三相交流线电压，此时车载供电电源的电压利用率仅为0.866。当车载供电电源的输出电压低于438V时，输出的三相交流线电压的峰值低于380V，不满足用户的需求。

采用传统的双极性脉宽调制方式的车载供电系统，对外供电的电压范围小，且供电电源的电压利用率低。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种逆变电路的控制方法及装置，解决了采用传统的双极性脉宽调制方式的车载供电系统，对外供电的电压范围小，且供电电源的电压利用率低的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种逆变电路的控制方法，包括：

检测逆变电路输入端的直流电压值是否低于预设电压阈值；

在所述直流电压值低于预设电压阈值时，发送一正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号至所述逆变电路。

优选地，在所述直流电压值低于预设电压阈值时，发送一正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号至所述逆变电路的步骤，包括：

在所述直流电压值低于预设电压阈值时，根据所述直流电压值和预设输出电压值，确定正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号；

发送所述调制信号至所述逆变电路。

优选地，根据所述直流电压值和预设输出电压值，确定所述正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号的步骤，包括：

根据预设输出电压值，确定所述调制信号中正弦波信号的第一幅值；

根据所述第一幅值和所述直流电压值，确定所述调制信号中三次谐波信号的第二幅值；

将所述第一幅值作为所述正弦信号的幅值，以及将所述第二幅值作为所述三次谐波信号的幅值，确定所述第一幅值的正弦信号和所述第二幅值的三次谐波信号叠加的调制信号。

优选地，根据所述第一幅值和所述直流电压值，确定所述调制信号中三次谐波信号的第二幅值的步骤，包括：

根据所述直流电压值，确定所述调制信号的最大电压值；

根据所述调制信号的最大电压值和所述第一幅值，确定所述调制信号中三次谐波信号的第二幅值。

本发明实施例还提供了一种逆变电路的控制装置，包括：

检测模块，用于检测逆变电路输入端的直流电压值是否低于预设电压阈值；

控制模块，用于在所述直流电压值低于预设电压阈值时，发送一正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号至所述逆变电路。

优选地，所述控制模块包括：

生成子模块，用于在所述直流电压值低于预设电压阈值时，根据所述直流电压值和预设输出电压值，确定正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号；

发送子模块，用于发送所述调制信号至所述逆变电路。

优选地，所述生成子模块包括：

第一处理单元，用于根据预设输出电压值，确定所述调制信号中正弦波信号的第一幅值；

第二处理单元，用于根据所述第一幅值和所述直流电压值，确定所述调制信号中三次谐波信号的第二幅值；

生成单元，用于将所述第一幅值作为所述正弦信号的幅值，以及将所述第二幅值作为所述三次谐波信号的幅值，确定所述第一幅值的正弦信号和所述第二幅值的三次谐波信号叠加的调制信号。

优选地，所述第二处理单元包括：

第一计算子单元，用于根据所述直流电压值，确定所述调制信号的最大电压值；

第二计算子单元，用于根据所述调制信号的最大电压值和所述第一幅值，确定所述调制信号中三次谐波信号的第二幅值。

本发明的实施例的有益效果是：

上述方案中，通过在控制逆变电路将直流电转换为交流电的调制信号中，叠加三次谐波信号，保证在逆变电路输入端的直流电压值低于预设值时，逆变电路输出端的三相交流线电压能够达到预设输出电压值。该方案可以通过较低的直流电压，获取电压范围更大的三相交流线电压，提高了电压的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明的逆变电路的控制方法的第一实施例的流程图；

图2表示本发明的逆变电路的控制方法的第二实施例的流程图；

图3表示本发明的逆变电路的控制装置的第三实施例的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种逆变电路的控制方法，包括：

步骤101，检测逆变电路输入端的直流电压值是否低于预设电压阈值。

该实施例中，该逆变电路的控制方法应用于车载供电系统。检测逆变电路输入端的直流电压值是否低于预设电压阈值，即检测车载供电系统中供电电源的输出电压值是否低于预设电压阈值，其中预设电压阈值为438V。

步骤102，在所述直流电压值低于预设电压阈值时，发送一正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号至所述逆变电路。

具体的，发送至逆变电路的调制信号结合载波信号对比产生一控制信号，控制信号控制逆变电路中开关管的导通和关断，使逆变电路输出占空比呈正弦变化的方波信号。进一步地，该呈正弦变化的方波信号通过滤波电路输出符合输出要求的正弦波信号。

其中，载波信号的幅值取决于逆变电路输入端的直流电压值，并且当调制波信号幅值与载波信号幅值相等时，输出的交流电压的幅值最大。在调制信号中叠加三次谐波信号，可以调控正弦波信号的幅值大于载波信号的幅值。这样，输出的三相交流线电压的最大值与正弦信号的幅值成正比，即拓宽了电压输出的范围。

上述方案中，通过在控制逆变电路将直流电转换为交流电的调制信号中，叠加三次谐波信号，保证在逆变电路输入端的直流电压值低于预设值时，逆变电路输出端的三相交流线电压能够达到预设输出电压值。该方案可以通过较低的直流电压，获取电压范围更大的三相交流线电压，提高了电压的利用率。

第二实施例

如图2所示，本发明实施例提供了一种逆变电路的控制方法，包括：

步骤201，检测逆变电路输入端的直流电压值是否低于预设电压阈值。

该实施例中，该逆变电路的控制方法应用于车载供电系统。检测逆变电路输入端的直流电压值是否低于预设电压阈值，即检测车载供电系统中供电电源的输出电压值是否低于预设电压阈值，其中预设电压阈值为438V。

步骤202，在所述直流电压值低于预设电压阈值时，根据所述直流电压值和预设输出电压值，确定正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号。

具体的，根据正弦波信号的幅值与预设输出电压的幅值之比为计算得到正弦波信号的幅值。其中，预设输出电压值为三相交流输出的线电压值。根据直流电压值，确定载波信号的幅值。其中，双极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值的二分之一；单极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值。在载波信号幅值与调制波信号幅值相等的前提下，根据正弦波信号的幅值可以确定三次谐波信号的幅值。根据正弦波信号的幅值和三次谐波的幅值，确定正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号。

步骤203，发送所述调制信号至所述逆变电路。

该实施例中，将正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号发送至逆变电路，以使逆变电路将直流电转换为符合预设输出电压条件的交流电。

其中，根据所述直流电压值和预设输出电压值，确定所述正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号的步骤，包括：

根据预设输出电压值，确定所述调制信号中正弦波信号的第一幅值。

该实施例中，根据正弦波信号的幅值与预设输出电压的幅值之比为计算得到正弦波信号的幅值。其中预设输出电压为输出三相交流的线电压值。

根据所述第一幅值和所述直流电压值，确定所述调制信号中三次谐波信号的第二幅值。

该实施例中，根据直流电压值，确定载波信号的幅值。其中，双极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值的二分之一；单极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值。在载波信号幅值与调制波信号幅值相等的前提下，根据正弦波信号的幅值可以确定三次谐波信号的幅值。

将所述第一幅值作为所述正弦信号的幅值，以及将所述第二幅值作为所述三次谐波信号的幅值，确定所述第一幅值的正弦信号和所述第二幅值的三次谐波信号叠加的调制信号。

具体的，设第一幅值为a，第二幅值为b，则确定一调制波信号的表达式为f(t)＝a sin(ωt)+b sin(3ωt)。

其中，根据所述第一幅值和所述直流电压值，确定所述调制信号中三次谐波信号的第二幅值的步骤，包括：

根据所述直流电压值，确定所述调制信号的最大电压值。

具体的，载波信号和调制信号共同作用于逆变电路，且调制信号的幅值不大于载波信号的幅值。其中，载波信号由直流电压值决定，即双极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值的二分之一；单极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值。调制信号的最大电压值，即为载波信号的幅值。

根据所述调制信号的最大值和所述第一幅值，确定所述调制信号中三次谐波信号的第二幅值。

具体的，在双极性脉宽调制下，设三相电压的调制波表达式为：

其中，k＝0,1,2,3…；ω表示角频率；t表示时间；U_U、U_V和U_W分别对应三相交流电中相电压值。

其中一线电压的表达式为：

由此可知，

在满足相电压调制波U_U的幅值不大于载波幅值时，确定b值。

这样，通过在调制波中叠加三次谐波，可以使得正弦波的幅值不受载波幅值的限制，正弦波幅值可以大于载波幅值，实现增加输出线电压值的目的，拓宽了电压输出范围。例如，设定预设输出电压值为380V，供电电源输出的直流电压为380V。

例如，设预设输出电压为380V，供电电源的直流电压为380V。

在双极性脉宽调制下，设三相电压的调制波表达式为：

其中一线电压的表达式为：U_UV＝U_U-U_V＝380sin(ωt+30)

因此直流电压的利用率：

由此可见，相比传统的双极性脉宽调制方式，其电压的利用率得到了提升。

上述方案中，通过在控制逆变电路将直流电转换为交流电的调制信号中，叠加三次谐波信号，保证在逆变电路输入端的直流电压值低于预设值时，逆变电路输出端的三相交流线电压能够达到预设输出电压值。该方案可以通过较低的直流电压，获取电压范围更大的三相交流线电压，提高了电压的利用率。

第三实施例

如图3所示，本发明实施例还提供了一种逆变电路的控制装置，包括：

检测模块310，用于检测逆变电路输入端的直流电压值是否低于预设电压阈值。

该实施例中，该逆变电路的控制方法应用于车载供电系统。检测模块310检测逆变电路输入端的直流电压值是否低于预设电压阈值，即检测车载供电系统中供电电源的输出电压值是否低于预设电压阈值，其中预设电压阈值为438V。

控制模块320，用于在所述直流电压值低于预设电压阈值时，发送一正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号至所述逆变电路。

具体的，控制模块320发送至逆变电路的调制信号结合载波信号对比产生一控制信号，控制信号控制逆变电路中开关管的导通和关断，使逆变电路输出占空比呈正弦变化的方波信号。进一步地，该呈正弦变化的方波信号通过滤波电路输出符合输出要求的正弦波信号。

其中，载波信号的幅值取决于逆变电路输入端的直流电压值，并且当调制波信号幅值与载波信号幅值相等时，输出的交流电压的幅值最大。在调制信号中叠加三次谐波信号，可以调控正弦波信号的幅值大于载波信号的幅值。这样，输出的三相交流线电压的最大值与正弦信号的幅值成正比，即拓宽了电压输出的范围。

其中，所述控制模块320包括：

生成子模块321，用于在所述直流电压值低于预设电压阈值时，根据所述直流电压值和预设输出电压值，确定正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号。

具体的，根据正弦波信号的幅值与预设输出电压的幅值之比为计算得到正弦波信号的幅值。其中，预设输出电压值为三相交流输出的线电压值。

根据直流电压值，确定载波信号的幅值。其中，双极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值的二分之一；单极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值。在载波信号幅值与调制波信号幅值相等的前提下，根据正弦波信号的幅值可以确定三次谐波信号的幅值。根据正弦波信号的幅值和三次谐波的幅值，生成正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号。

发送子模块322，用于发送所述调制信号至所述逆变电路。

该实施例中，发送子模块322将正弦波信号和三次谐波信号叠加的调制信号发送至逆变电路，以使逆变电路将直流电转换为符合预设输出电压条件的交流电。

其中，所述生成子模块321包括：

第一处理单元3211，用于根据预设输出电压值，确定所述调制信号中正弦波信号的第一幅值。

该实施例中，第一处理单元3211根据正弦波信号的幅值与预设输出电压的幅值之比为计算得到正弦波信号的幅值。其中预设输出电压值为三相交流输出的线电压值。

第二处理单元3212，用于根据所述第一幅值和所述直流电压值，确定所述调制信号中三次谐波信号的第二幅值。

该实施例中，第二处理单元3212根据直流电压值，确定载波信号的幅值。其中，双极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值的二分之一；单极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值。在载波信号幅值与调制波信号幅值相等的前提下，根据正弦波信号的幅值可以确定三次谐波信号的幅值。

生成单元3213，用于将所述第一幅值作为所述正弦信号的幅值，以及将所述第二幅值作为所述三次谐波信号的幅值，确定所述第一幅值的正弦信号和所述第二幅值的三次谐波信号叠加的调制信号。

具体的，设第一幅值为a，第二幅值为b，则生成单元3213生成的一调制波信号的表达式为f(t)＝a sin(ωt)+b sin(3ωt)。

其中，所述第二处理单元3212包括：

第一计算子单元32121，用于根据所述直流电压值，确定所述调制信号的最大值。具体的，载波信号和调制信号共同作用于逆变电路，且调制信号的幅值不大于载波信号的幅值。其中，载波信号由直流电压值决定，即双极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值的二分之一；单极性脉宽调制下，载波信号的幅值为直流电压值。调制信号的最大电压值，即为载波信号的幅值。

第二计算子单元32122用于根据所述调制信号的最大值和所述第一幅值，确定所述调制信号中三次谐波信号的第二幅值。

具体的，在双极性脉宽调制下，设三相电压的调制波表达式为：

其中，k＝0,1,2,3…；ω表示角频率；t表示时间；U_U、U_V和U_W分别对应三相交流电中相电压值。

其中一线电压的表达式为：

由此可知，

在满足相电压调制波U_U的幅值不大于载波幅值时，确定b值。

这样，通过在调制波中叠加三次谐波，可以使得正弦波的幅值不受载波幅值的限制，正弦波幅值可以大于载波幅值，实现增加输出线电压值的目的，拓宽了电压输出范围。

例如，设定预设输出电压值为380V，供电电源输出的直流电压为380V。

在双极性脉宽调制下，设三相电压的调制波表达式为：

其中一线电压的表达式为：U_UV＝U_U-U_V＝380sin(ωt+30)

因此直流电压的利用率：

上述方案中，通过在控制逆变电路将直流电转换为交流电的调制信号中，叠加三次谐波信号，保证在逆变电路输入端的直流电压值低于预设值时，逆变电路输出端的三相交流线电压能够达到预设输出电压值。该方案可以通过较低的直流电压，获取电压范围更大的三相交流线电压，提高了电压的利用率。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。