一種spwm控制的三相逆變器驅(qū)動(dòng)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種逆變器驅(qū)動(dòng)方法，具體涉及一種SPWM控制的三相逆變器驅(qū)動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]SPWM是指正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)，在三相逆變器中均是采用此技術(shù)方法對(duì)六路IGBT開關(guān)管構(gòu)成的逆變橋電路按照控制算法有規(guī)律的調(diào)制輸出脈沖電壓的寬度，使其按正弦波周期性變化，使得直流電壓被變換成脈沖寬度按正弦規(guī)律變化的交流電壓，脈沖電壓在經(jīng)過(guò)電機(jī)電感時(shí)，形成較平滑的正弦波電流，可驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電力的逆變和變頻。
[0003]當(dāng)前的技術(shù)方案在驅(qū)動(dòng)IGBT開關(guān)管時(shí)，六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)由DSP控制器中的事件管理模塊EV中3個(gè)帶可編程死區(qū)控制的比較單元所產(chǎn)生的獨(dú)立3對(duì)脈沖輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)，每對(duì)輸出是分別驅(qū)動(dòng)同一相位的上下橋臂IGBT，上下橋的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在一定死區(qū)控制條件下取反，使得每個(gè)時(shí)間上只有一個(gè)IGBT開通，當(dāng)其中一個(gè)IGBT關(guān)斷后經(jīng)過(guò)死區(qū)時(shí)間等待再開通另一個(gè)IGBT，交替驅(qū)動(dòng)。從整個(gè)時(shí)間過(guò)程看兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，除了上下橋換相時(shí)的死區(qū)時(shí)間是兩個(gè)IGBT全部關(guān)斷的低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)外，其他時(shí)間上下兩個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)是互為相反的邏輯電平構(gòu)成的脈沖。三相逆變的每一相均按上下橋互鎖相反邏輯驅(qū)動(dòng)，在整個(gè)逆變中每個(gè)IGBT受到嚴(yán)格按照相的載波頻率輸出的脈沖電壓驅(qū)動(dòng)著，無(wú)論當(dāng)前此IGBT處于何種狀態(tài)下，1K的載波條件下，每個(gè)IGBT在I秒鐘時(shí)間內(nèi)將被驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制開關(guān)1K次。這種對(duì)IGBT的驅(qū)動(dòng)方法普遍用于各種逆變控制器中，無(wú)論其控制算法多么優(yōu)越，電壓空間矢量還是電流矢量算法，最終在同一相的上下橋驅(qū)動(dòng)控制上均為此方式。
[0004]現(xiàn)有的缺點(diǎn)是，應(yīng)用于逆變輸出時(shí)，輸出的脈沖電壓最終經(jīng)過(guò)感性負(fù)載后，形成連續(xù)的近似正弦波電流，在換相過(guò)程中，電流在感性負(fù)載中不能發(fā)生突變的情況下，IGBT總有一半的周期時(shí)間是處于反相續(xù)流導(dǎo)通中，此時(shí)IGBT的驅(qū)動(dòng)門極的開關(guān)狀態(tài)實(shí)際上無(wú)法控制其開通或關(guān)斷(因?yàn)殡娏髦粫?huì)通過(guò)其反向并聯(lián)的二極管，不會(huì)通過(guò)IGBT的導(dǎo)通溝道)，這樣的開與關(guān)的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)此時(shí)不僅對(duì)控制目標(biāo)沒有作用，反而每一次驅(qū)動(dòng)都必須消耗驅(qū)動(dòng)電路的功耗，每一次驅(qū)動(dòng)的電壓變化在電路板上可能對(duì)其他相近的電路產(chǎn)生耦合和干擾，IGBT的絕緣門極電荷的充放電過(guò)程同樣產(chǎn)生一定的電能損耗，同時(shí)，續(xù)流過(guò)程中的電流會(huì)經(jīng)過(guò)由小增大再由大減小的峰值變化過(guò)程，基于電流大小與產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度成正比的原理，電流的增大及峰值附近所產(chǎn)生的橋臂或環(huán)路干擾會(huì)疊加到本來(lái)處于續(xù)流狀態(tài)的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)上，且干擾程度隨電流增加而增強(qiáng)，當(dāng)正向疊加值高于驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O耐受電壓時(shí)就可能存在造成IGBT損壞的風(fēng)險(xiǎn)，這些問題都是在驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)時(shí)面臨的風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)，尤其在更大功率的逆變電路設(shè)計(jì)上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提出一種SPWM控制的三相逆變器驅(qū)動(dòng)方法，將處于反向續(xù)流狀態(tài)的IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)屏蔽，可將一個(gè)正弦波周期的調(diào)制載波脈沖數(shù)減少接近一半，而逆變輸出的控制性能不受影響；此方法降低了 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)損耗和部分IGBT開關(guān)損耗的同時(shí)，還避免了上下橋驅(qū)動(dòng)的相互耦合，以及在大電流產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的正向疊加干擾而出現(xiàn)超出IGBT柵極最大耐受電壓尖峰問題，提高逆變可靠性，尤其在大功率逆變器場(chǎng)合優(yōu)勢(shì)明顯。
[0006]本發(fā)明公開一種spmi控制的三相逆變器驅(qū)動(dòng)方法，所述三相逆變器具體包括:上橋臂、下橋臂，第一驅(qū)動(dòng)模塊，第二驅(qū)動(dòng)模塊;所述上橋臂與所述下橋臂具有相同的半導(dǎo)體功率開關(guān)器件、所述上橋臂與所述下橋臂的三相半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的連接方式相同；所述第一驅(qū)動(dòng)模塊與所述上橋臂的開關(guān)器件的控制極相連接，所述第二驅(qū)動(dòng)模塊與所述下橋臂的開關(guān)器件的控制極相連接;所述上橋臂元器件的發(fā)射極與負(fù)載相連接；
[0007]獲取上橋臂元器件發(fā)射極與下橋臂元器件集電極交匯處流出的電流I的電流強(qiáng)度和方向；
[0008]根據(jù)所述電流強(qiáng)度和方向，從所述第一驅(qū)動(dòng)模塊與所述第二驅(qū)動(dòng)模塊中確定需要處于工作狀態(tài)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊；
[0009]生成控制所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊的使能信號(hào)；
[0010]將所述使能信號(hào)發(fā)送至所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊。
[0011 ]可選的，正方向?yàn)樯蠘虮垭娏髁飨蜇?fù)載側(cè)，負(fù)方向?yàn)樨?fù)載側(cè)流向上橋臂的電流方向；所述根據(jù)所述電流強(qiáng)度和方向，從所述第一驅(qū)動(dòng)模塊與所述第二驅(qū)動(dòng)模塊中確定需要處于工作狀態(tài)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊，具體包括:
[0012]分析所述電流強(qiáng)度和方向，得到分析結(jié)果;其中，第一方向?yàn)樯蠘虮墼骷l(fā)射極與下橋臂元器件集電極交匯處流向負(fù)載側(cè)的電流方向，第二方向?yàn)樨?fù)載側(cè)流向上橋臂元器件發(fā)射極與下橋臂元器件集電極交匯處的電流方向；
[0013]當(dāng)所述分析結(jié)果表示所述方向?yàn)榈谝环较?，并且所述電流?qiáng)度大于設(shè)定值時(shí)，確定所述第一驅(qū)動(dòng)模塊為需要處于工作狀態(tài)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊；
[0014]當(dāng)所述分析結(jié)果表示所述方向?yàn)榈诙较?，并且所述電流?qiáng)度大于設(shè)定值時(shí)，確定所述第二驅(qū)動(dòng)模塊為需要處于工作狀態(tài)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊。
[0015]可選的，所述根據(jù)所述電流強(qiáng)度和方向，從所述第一驅(qū)動(dòng)模塊與所述第二驅(qū)動(dòng)模塊中確定需要處于工作狀態(tài)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊，還包括:
[0016]當(dāng)所述分析結(jié)果表示電流強(qiáng)度小于設(shè)定值時(shí)，確定所述第一驅(qū)動(dòng)模塊和第二驅(qū)動(dòng)模塊為需要處于工作狀態(tài)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊。
[0017]一種SPffM控制的三相逆變器驅(qū)動(dòng)裝置，包括:
[0018]獲取模塊，用于獲取上橋臂元器件發(fā)射極與下橋臂元器件集電極交匯處流出的電流I的電流強(qiáng)度和方向；判斷模塊，用于根據(jù)所述電流強(qiáng)度和方向，從所述第一驅(qū)動(dòng)模塊與所述第二驅(qū)動(dòng)模塊中確定需要處于工作狀態(tài)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊;生成模塊，用于生成控制所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊的使能信號(hào);發(fā)送模塊，用于將所述使能信號(hào)發(fā)送至所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊。
[0019]可選的，還包括:
[0020]分析模塊，用于分析所述電流強(qiáng)度和方向，得到分析結(jié)果;第一執(zhí)行確定模塊，用于當(dāng)所述分析結(jié)果表示所述方向?yàn)榈谝环较?，并且所述電流?qiáng)度大于設(shè)定值時(shí)，確定所述第一驅(qū)動(dòng)模塊為需要處于工作狀態(tài)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊;第二執(zhí)行模塊，用于當(dāng)所述分析結(jié)果表示所述方向?yàn)榈诙较?，并且所述電流?qiáng)度大于設(shè)定值時(shí)，確定所述第二驅(qū)動(dòng)模塊為需要處于工作狀態(tài)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊。
[0021 ]可選的，還包括:第三執(zhí)行模塊，用于所述分析結(jié)果表示電流強(qiáng)度小于設(shè)定值時(shí)，確定所述第一驅(qū)動(dòng)模塊和第二驅(qū)動(dòng)模塊為需要處于工作狀態(tài)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊。
[0022]一種SPffM控制的三相逆變器驅(qū)動(dòng)電路，三個(gè)橋臂，橋臂包括上橋臂和下橋臂，第一驅(qū)動(dòng)模塊，第二驅(qū)動(dòng)模塊;上橋臂包括三極管、二極管，二極管的陰極與三極管的集電極相連，陽(yáng)極與三極管的發(fā)射極相連;上橋臂的三極管的發(fā)射極與下橋臂的三極管的集電極相連接;第一驅(qū)動(dòng)模塊與上橋臂的開關(guān)器件的控制極相連接，第二驅(qū)動(dòng)模塊與下橋臂的開關(guān)器件的控制極相連接;上橋臂元器件的發(fā)射極與負(fù)載相連接;上橋臂與下橋臂具有相同的半導(dǎo)體功率開關(guān)器件，上橋臂與下橋臂的半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的連接方式相同。
[0023]采用本發(fā)明SPWM控制的三相逆變器驅(qū)動(dòng)方法及裝置，將續(xù)流狀態(tài)下的IGBT驅(qū)動(dòng)模塊屏蔽封鎖，使之一直處于關(guān)斷低電平狀態(tài)，相當(dāng)于此時(shí)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)入休眠狀態(tài)，直到續(xù)流過(guò)程臨近結(jié)束時(shí)才再次開啟喚醒這一核心思想;通過(guò)輸出的電流傳感器對(duì)當(dāng)前電流極性的檢測(cè)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)具體某個(gè)IGBT是否應(yīng)該進(jìn)入休眠的判斷，不僅減小了驅(qū)動(dòng)電路損耗，提高系統(tǒng)逆變效率，而且極大降低了驅(qū)動(dòng)電路熱損壞和IGBT柵極擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
[0024]另外，本申請(qǐng)的驅(qū)動(dòng)方法在電流過(guò)零點(diǎn)附近取一定安全裕量，即設(shè)定值，在此范圍內(nèi)不讓驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)入休眠，因過(guò)零點(diǎn)的電流較小，對(duì)外干擾也較小，此方式保證了本發(fā)明方法的穩(wěn)定性，不會(huì)讓驅(qū)動(dòng)電路在IGBT的續(xù)流即將開始和即將結(jié)束的臨界點(diǎn)上出現(xiàn)反復(fù)啟動(dòng)和休眠的跳躍轉(zhuǎn)換。
【附圖說(shuō)明】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0026]圖1為本發(fā)明的SPffM控制的三相逆變器驅(qū)動(dòng)方法的流程圖；
[0027]圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)SPffM控制的三相逆變器驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0029]附圖標(biāo)號(hào):
[0030]K第一驅(qū)動(dòng)模塊2.第二驅(qū)動(dòng)模塊 3.上橋臂 4.下橋臂
[0031]5.獲取模塊6.判斷模塊7.生成模塊 8.發(fā)送模塊
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0033]一種SPffM控制的三相逆變器驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述三相逆變器具體包括:上橋臂、下橋臂，第一驅(qū)動(dòng)模塊，第二驅(qū)動(dòng)模塊;所述上橋臂與所述下橋臂具有相同的三相半導(dǎo)體功率開關(guān)器件、所述上橋臂與所述下橋臂的三相半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的連接方式相同；所述第一驅(qū)動(dòng)模塊與所述上橋臂的開關(guān)器件的控制極相連接，所述第二驅(qū)動(dòng)模塊與所述下橋臂的開關(guān)器件的控制極相連接;所述上橋臂元器件的發(fā)射極與負(fù)載相連接；
[0034]圖1為本發(fā)明的SPWM