全桥无死区SPWM控制方法

摘要

本发明涉及逆变电路PWM控制技术，旨在提供一种全桥无死区SPWM控制方法。该方法是对由直流电源或电容与两个半桥并联构成的全桥电压型逆变器进行控制，通过对这两个半桥分别作双极性SPWM调制，获得同一桥臂上下开关管互补导通的各开关管的调制信号，所得的调制信号经过基于优化前后对应每个开关周期内输出平均电压相等为原则的无死区优化过程，并在输出电流换向处加入一个死区时间得到最终各开关管的调制信号。本发明使得各桥臂每半个周期只在输出电流换向时提供一个死区时间，加入死区的频率是参考正弦信号频率的2倍。逆变器的开关损耗降低，效率提高；采用该控制方法后的全桥电压型逆变器适用于各类负载，如感性、容性、阻性负载。

主权项

一种全桥无死区SPWM控制方法，其特征在于，是对由直流电源或电容与两个半桥并联构成的全桥电压型逆变器进行控制，通过对这两个半桥分别作双极性SPWM调制，获得同一桥臂上下开关管互补导通的各开关管的调制信号，所得的调制信号经过基于优化前后对应每个开关周期内输出平均电压相等为原则的无死区优化过程，并在输出电流换向处加入一个死区时间得到最终各开关管的调制信号；所述全桥电压型逆变器中，半桥B₁由全控型电力电子开关管S₁、全控型电力电子开关管S₂串联而成，全控型电力电子开关管S₁反并联二极管D₁，全控型电力电子开关管S₂反并联二极管D₂；半桥B₂由全控型电力电子开关管S₃、全控型电力电子开关管S₄串联而成，全控型电力电子开关管S₃反并联二极管D₃，全控型电力电子开关管S₄反并联二极管D₄；所述方法具体包括以下步骤：（1）对由反并联续流二极管的全控型电力电子开关管S₁、全控型电力电子开关管S₂串联构成的半桥B₁及由反并联续流二极管的全控型电力电子开关管S₃、全控型电力电子开关管S₄串联构成的半桥B₂分别作双极性SPWM调制，半桥B₁、半桥B₂两者的三角载波幅值、相位、频率相同，两者的正弦参考信号u_Ar与正弦参考信号u_Br幅值相同，相位互差π电角度，频率相同，获得同一桥臂上下开关管互补导通的各开关管的调制信号，其中全控型电力电子开关管S₁的调制信号为P₁，全控型电力电子开关管S₃的调制信号为P₃；（2）将上一步得到的调制信号P₁与调制信号P₃作异或处理，得到表征每个开关周期内逆变器输出电压u_AB的平均电压绝对值大小的脉冲波形PA；（3）逆变器输出电压u_AB的等效参考正弦电压信号u_ABr是正弦参考信号u_Ar的2倍；根据等效参考正弦电压信号u_ABr当前的值与输出电流i_AB的值判断当前逆变器的工作状态，将等效参考正弦电压信号u_ABr与0比较，当等效参考正弦电压信号u_ABr大于0则表示当前开关周期内逆变器输出电压u_AB应输出平均电压值为正，标记逻辑变量UPN为1；反之当等效参考正弦电压信号u_ABr小于0则表示当前开关周期内逆变器输出电压u_AB应输出平均电压值为负，标记逻辑变量UPN为0；将输出电流i_AB与0比较，当输出电流i_AB大于0则表示当前输出电流为正，标记逻辑变量IPN为1；反之当输出电流i_AB小于0则表示当前输出电流为负，标记逻辑变量IPN为0；若逻辑变量UPN为1，逻辑变量IPN为1，则状态变量X为11；若逻辑变量UPN为1，逻辑变量IPN为0，则状态变量X为10；若逻辑变量UPN为0，逻辑变量IPN为1，则状态变量X为01；若逻辑变量UPN为0，逻辑变量IPN为0，则状态变量X为00；当输出电流i_AB等于0，逻辑变量UPN为1，则状态变量X为11；当输出电流i_AB等于0，逻辑变量UPN为0，则状态变量X为00；（4）根据状态变量的值确定各开关管优化后的调制信号；当状态变量X为11时，当前开关周期内全控型电力电子开关管S₂、全控型电力电子开关管S₃调制信号为低电平，选择全控型电力电子开关管S₁、全控型电力电子开关管S₄中某一个全控型电力电子开关管始终导通，另一个全控型电力电子开关管调制信号为步骤（2）中得到的脉冲波形PA；当状态变量X为00时，当前开关周期内全控型电力电子开关管S₁、全控型电力电子开关管S₄调制信号为低电平，选择全控型电力电子开关管S₂、全控型电力电子开关管S₃中某一个全控型电力电子开关管始终导通，另一个全控型电力电子开关管调制信号为步骤2中得到的脉冲波形PA；当状态变量X为10时，当前开关周期内全控型电力电子开关管S₁、全控型电力电子开关管S₄调制信号为低电平，选择全控型电力电子开关管S₂、全控型电力电子开关管S₃中某一个全控型电力电子开关管工作，另一个全控型电力电子开关管的调制信号为低电平，选为工作的全控型电力电子开关管的调制信号为步骤（2）中得到的脉冲波形PA取反后的信号；当状态变量X为01时，当前开关周期内全控型电力电子开关管S₂、全控型电力电子开关管S₃调制信号为低电平，选择全控型电力电子开关管S₁、全控型电力电子开关管S₄中某一个全控型电力电子开关管工作，另一个全控型电力电子开关管的调制信号为低电平，选为工作的全控型电力电子开关管的调制信号为步骤（2）中得到的脉冲波形PA取反后的信号；（5）将上一步中得到的各桥臂上下开关管调制信号在输出电流换向处加入死区时间，获得最终各开关管的调制信号。