单相全桥逆变器的SPWM调制方法及终端设备与流程

本发明属于逆变控制技术领域，尤其涉及一种单相全桥逆变器的spwm调制方法及终端设备。

背景技术：

单相全桥逆变器由正弦脉宽调制(spwm)产生的开关控制信号去控制功率开关器件的导通和关断的逆变器。

现有技术中，根单相据全桥逆变器的桥臂输出电压的极性，正弦脉宽调制可分为单极性调制和双极性调制。其中，双极性调制相对于单极性调制，共模漏电流小、市电过零点无振荡，但双极性调制需要全桥逆变器中所有开关管均工作在高频工作状态，同样的硬件条件下，电源整机的效率相对于单极性调制较低，且开关管损耗较大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种单相全桥逆变器的spwm调制方法及终端设备，以解决现有技术中双极性调制整机效率低，开关管损耗大的技术问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种单相全桥逆变器的spwm调制方法，单相全桥逆变器包括：第一上桥臂开关管和第一下桥臂开关管串联形成的第一半桥臂，及第二上桥臂开关管和第二下桥臂开关管串联形成的第二半桥臂；负载设置在第一半桥臂的中点与第二半桥臂的中点之间；其中，第一上桥臂开关管、第一下桥臂开关管、第二上桥臂开关管及第二下桥臂开关管均反并联续流二极管；

单相全桥逆变器的spwm调制方法包括：

获取输出电流的方向；

若输出电流的方向与预设电流方向相同，则控制第一下桥臂开关管及第二上桥臂开关管均断开；

若输出电流的方向与预设电流方向相反，则控制第一上桥臂开关管及第二下桥臂开关管均断开；

其中，预设电流方向为从第一半桥臂的中点至第二半桥臂的中点的方向。

本发明实施例的第二方面提供了一种单相全桥逆变器的spwm调制装置，单相全桥逆变器包括：第一上桥臂开关管和第一下桥臂开关管串联形成的第一半桥臂，及第二上桥臂开关管和第二下桥臂开关管串联形成的第二半桥臂；负载设置在第一半桥臂的中点与第二半桥臂的中点之间；其中，第一上桥臂开关管、第一下桥臂开关管、第二上桥臂开关管及第二下桥臂开关管均反并联续流二极管；

单相全桥逆变器的spwm调制装置包括：

第一参数获取模块，用于获取输出电流的方向；

第一判断模块，用于若输出电流的方向与预设电流方向相同，则控制第一下桥臂开关管及第二上桥臂开关管均断开；

第二判断模块，用于若输出电流的方向与预设电流方向相反，则控制第一上桥臂开关管及第二下桥臂开关管均断开；

其中，预设电流方向为从第一半桥臂的中点至第二半桥臂的中点的方向。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如本发明实施例第一方面提供的单相全桥逆变器的spwm调制方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面提供的单相全桥逆变器的spwm调制方法的步骤。

本发明实施例提供了一种单相全桥逆变器的spwm调制方法，包括：获取输出电流的方向；若输出电流的方向与预设电流方向相同，则控制第一下桥臂开关管及第二上桥臂开关管均断开；若输出电流的方向与预设电流方向相反，则控制第一上桥臂开关管及第二下桥臂开关管均断开；其中，预设电流方向为从第一半桥臂的中点至第二半桥臂的中点的方向；由于开关管并联有反向续流二极管，每个输出周期内有半个周期部分开关管的动作是无意义的，本发明实施例通过电流方向判断无意义区间，在该区间内对应开关管不动作，进而减小了开关管的动作次数，降低了开关管的损耗，提高了整机的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明实施例提供的单相全桥逆变器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的单相全桥逆变器的spwm调制方法的实现流程示意图；

图3是双极性调制的载波和调制波的波形图；

图4是图3对应的vpwm的波形图；

图5是本发明实施例提供的单相全桥逆变器的spwm调制装置的示意图；

图6是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1和图2，本发明实施例提供了一种单相全桥逆变器的spwm调制方法，单相全桥逆变器包括：第一上桥臂开关管q1和第一下桥臂开关管q3串联形成的第一半桥臂，及第二上桥臂开关管q2和第二下桥臂开关管q4串联形成的第二半桥臂；负载设置在第一半桥臂的中点与第二半桥臂的中点之间；其中，第一上桥臂开关管q1、第一下桥臂开关管q3、第二上桥臂开关管q2及第二下桥臂开关管q4均反并联续流二极管(vd1、vd2、vd3及vd4)；

单相全桥逆变器的spwm调制方法包括：

s101：获取输出电流的方向；

s102：若输出电流的方向与预设电流方向相同，则控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均断开；

s103：若输出电流的方向与预设电流方向相反，则控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均断开；

其中，预设电流方向为从第一半桥臂的中点至第二半桥臂的中点的方向。

图3示出了双极性调制的载波和调制波的波形图，调制波u2(t)为正弦波，基波u1(t)为三角波。采用双极性调制时，当调制波u2(t)的电压大于载波u1(t)的电压时，控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均导通，控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均断开，a点和b点之间的电压vpwm为高电平；当调制波u2(t)的电压不大于载波u1(t)的电压时，控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均断开，控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均导通，a点和b点之间的电压vpwm为低电平，参考图4。

由于输出电流有正有负，定义a点到b点为正向。当输出电流为负，且调制波u2(t)的电压大于载波u1(t)的电压时，此时若控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均导通，控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均断开，由于负电流通过与第一上桥臂开关管q1并联的续流二极管vd1及与第二下桥臂开关管q4并联的续流二极管vd4流过，第一上桥臂开关管q1和第二下桥臂开关管q4导通或关闭均可，此时该两个开关管的动作是无意义的。由于调制波u2(t)的电压大于载波u1(t)的电压的前一时段或后一时段(调制波u2(t)的电压不大于载波u1(t)的电压时段)内，第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均断开，因此，本发明实施例中为降低开关管的开关频率，当输出电流为负时，控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4始终断开。

同理，当输出电流为正，且调制波u2(t)的电压不大于载波u1(t)的电压时，若控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均断开，控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均导通，由于正电流通过与第一下桥臂开关管q3并联的续流二极管vd3及与第二上桥臂开关管q2并联的续流二极管vd2流过，第一下桥臂开关管q3和第二上桥臂开关管q2导通或断开均可，该两个开关管的动作是无意义的。由于调制波u2(t)的电压不大于载波u1(t)的电压的前一时段或后一段时间(调制波u2(t)的电压大于载波u1(t)的电压时段)内，第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均断开，因此，本发明实施例中为降低开关管的开关频率，当输出电流为正时，控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2始终断开。

由以上，本发明实施例中根据输出电流方向判断开关管动作无意义时段，在相应的时段内控制相应的开关管不动作，大大降低了开关管的开关频率，降低了开关管的损耗，提高了整机的效率。一些实施例中，单相全桥逆变器的spwm调制方法还包括：

s104：获取调制波的电压及载波的电压；

s105：若输出电流的方向与预设电流方向相同，且调制波的电压与载波的电压满足第一预设条件，则控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均导通；

s106：若输出电流的方向与预设电流方向相同，且调制波的电压与载波的电压满足第二预设条件，则控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均断开；

s107：若输出电流的方向与预设电流方向相反，且调制波的电压与载波的电压满足第一预设条件，则控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均断开；

s108：若输出电流的方向与预设电流方向相反，且调制波的电压与载波的电压满足第二预设条件，则控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均导通。

按照双极性调制的方法，确定输出电流的方向与预设电流方向相同时第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4的开关状态，及输出电流的方向与预设电流方向相反时，第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2的开关状态，使得本发明实施例提供的调制方法保留双极性调制的优点。

一些实施例中，第一预设条件为：调制波的电压大于载波的电压；

第二预设条件为：调制波的电压不大于载波的电压。

一些实施例中，调制波为正弦波，载波为三角波。

一些实施例中，第一上桥臂开关管q1、第一下桥臂开关管q3、第二上桥臂开关管q2及第二下桥臂开关管q4均为igbt管或场效应管。

其中，各个开关管反并联的续流二极管可以为单独的二极管，也可为开关管内的寄生二极管。

本领域技术人员应当清楚，由于输出电压与输出电流具有对应关系，根据输出电压相位同样可以实现本申请的原理，具体细节不再赘述。在不脱离本发明所述原理的前提下，对本发明所做出的改进和润色也应视为在本发明的保护范围内。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

参考图5及图1，本发明实施例还提供了一种单相全桥逆变器的spwm调制装置，单相全桥逆变器包括：第一上桥臂开关管q1和第一下桥臂开关管q3串联形成的第一半桥臂，及第二上桥臂开关管q2和第二下桥臂开关管q4串联形成的第二半桥臂；负载设置在第一半桥臂的中点与第二半桥臂的中点之间；其中，第一上桥臂开关管q1、第一下桥臂开关管q3、第二上桥臂开关管q2及第二下桥臂开关管q4均反并联续流二极管(vd1、vd2、vd3及vd4)；

单相全桥逆变器的spwm调制装置包括：

第一参数获取模块21，用于获取输出电流的方向；

第一判断模块22，用于若输出电流的方向与预设电流方向相同，则控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均断开；

第二判断模块23，用于若输出电流的方向与预设电流方向相反，则控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均断开；

其中，预设电流方向为从第一半桥臂的中点至第二半桥臂的中点的方向。

一些实施例中，单相全桥逆变器的spwm调制装置还包括：

第二参数获取模块24，用于获取调制波的电压及载波的电压；

第三判断模块25，用于若输出电流的方向与预设电流方向相同，且调制波的电压与载波的电压满足第一预设条件，则控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均导通；

第四判断模块26，用于若输出电流的方向与预设电流方向相同，且调制波的电压与载波的电压满足第二预设条件，则控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均断开；

第五判断模块27，用于若输出电流的方向与预设电流方向相反，且调制波的电压与载波的电压满足第一预设条件，则控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均断开；

第六判断模块28，用于若输出电流的方向与预设电流方向相反，且调制波的电压与载波的电压满足第二预设条件，则控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均导通。

一些实施例中，第一预设条件为：调制波的电压大于载波的电压；

第二预设条件为：调制波的电压不大于载波的电压。

一些实施例中，调制波为正弦波，载波为三角波。

一些实施例中，第一上桥臂开关管q1、第一下桥臂开关管q3、第二上桥臂开关管q2及第二下桥臂开关管q4均为igbt管或场效应管。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将终端设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图6是本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。如图6所示，该实施例的终端设备4包括：一个或多个处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个单相全桥逆变器的spwm调制方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤s101至s103。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述单相全桥逆变器的spwm调制装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块21至23的功能。

示例性地，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在终端设备4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成第一参数获取模块21、第一判断模块22及第二判断模块23。

第一参数获取模块21，用于获取输出电流的方向；

第一判断模块22，用于若输出电流的方向与预设电流方向相同，则控制第一下桥臂开关管q3及第二上桥臂开关管q2均断开；

第二判断模块23，用于若输出电流的方向与预设电流方向相反，则控制第一上桥臂开关管q1及第二下桥臂开关管q4均断开；

其中，预设电流方向为从第一半桥臂的中点至第二半桥臂的中点的方向。

其它模块或者单元在此不再赘述。

终端设备4包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是终端设备的一个示例，并不构成对终端设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备4还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。

处理器40可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器41可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器41也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，存储器41还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序42以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。