用于產生三相逆變器的偏移電壓的方法及偏移電壓生成器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種偏移電壓生成器，其包括：第一限制器，其配置為將第一相電壓信號與最大限制值和最小限制值進行比較以輸出第一限制電壓信號；第二限制器，其配置為將第二相電壓信號與所述最大限制值和所述最小限制值進行比較以輸出第二限制電壓信號；第三限制器，其配置為將第三相電壓信號與所述最大限制值和所述最小限制值進行比較以輸出第三限制電壓信號；以及加法器，其配置為將所述第一相電壓信號與所述第一限制電壓信號之間的差值、所述第二相電壓信號與所述第二限制電壓信號之間的差值以及所述第三相電壓信號與所述第三限制電壓信號之間的差值進行累加，以輸出偏移電壓。
【專利說明】
用于產生Ξ相逆變器的偏移電壓的方法及偏移電壓生成器
技術領域
[0001] 本公開設及一種用于產生偏移電壓W控制Ξ相逆變器的連續(xù)調制和不連續(xù)調制 的方法W及偏移電壓生成器。
【背景技術】
[0002] 隨著功率半導體技術的發(fā)展，通過使用可W在高速被切換的電力裝置來實現(xiàn)變壓 變頻(VWF)驅動器已經變得更加容易。典型地接收直流化C)電壓源W產生交流(AC)可變電 壓源的電壓源逆變器通常地用作用于產生變壓變頻的電路。運樣的電壓源逆變器通常地由 儲能系統(tǒng)化SS)、光伏(PV)逆變器、電機驅動技術使用。
[0003] 在調制由運樣的電壓源逆變器所產生的電壓中，可W采用多種類型的調制方案。 最常用的調制方案之一是脈寬調制(PWM)方案。PWM方案可W分為連續(xù)調制方案和不連續(xù)調 制方案。連續(xù)調制方案的示例可W包括正弦脈寬調制（SPWM)、空間矢量脈寬調制（SVPWM)， 等等。不連續(xù)調制方案的示例可W包括用于減少功率半導體的開關損耗的60°斷續(xù)脈寬調 制(DPWM)。
[0004] 在運樣的連續(xù)或不連續(xù)調制模式中，將偏移電壓與載波(例如Ξ角波)進行比較W 調制電壓。在運樣做時，不同的偏移電壓被用在連續(xù)和不連續(xù)調制模式中。在相關技術中， 存在一個問題：當Ξ相逆變器從連續(xù)調制模式切換至不連續(xù)調制模式時，不連續(xù)調制模式 的偏移電壓務必根據(jù)調制指數(shù)ΜΙ來計算。此外，根據(jù)現(xiàn)有的使用偏移電壓的電壓調制方案， 即使在偏移電壓不是必要的時間段中，偏移電壓也被連續(xù)地引入，并且因此零序電壓總是 存在于逆變器中。

【發(fā)明內容】

[0005] 本公開的一個方面是提供用于產生Ξ相逆變器的偏移電壓的方法及偏移電壓生 成器，其允許Ξ相逆變器的電壓調制模式在沒有任何額外計算過程的情況下從連續(xù)調制模 式容易地切換至不連續(xù)調制模式。
[0006] 本公開的另一個方面是提供產生Ξ相逆變器的偏移電壓的方法W及偏移電壓生 成器，其調整不連續(xù)調制時間段，使得與相關技術中的不連續(xù)調制方案相比，總諧波失真 (THD)可W在調制指數(shù)為低的時間段中減少;并且與相關技術中的連續(xù)調制方案相比，開關 損耗可W在調制指數(shù)為高的時間段中減少。
[0007] 本公開的另一個方面是提供產生Ξ相逆變器的偏移電壓的方法W及偏移電壓生 成器，其產生具有最小(均方根)RMS的偏移電壓W使得不必要的零序電壓可W被減少。
[0008] 本公開的其他對象不限于上面描述的對象W及其他對象，并且優(yōu)點可W由參考本 公開的實施例所描述的W下描述所理解。此外，其將容易理解，本發(fā)明的目的和優(yōu)點可W由 所附權利要求中引用的方法及其組合被實現(xiàn)。
[0009] 根據(jù)本公開的一個方面，偏移電壓生成器包括:第一限制器，其配置為將第一相電 壓信號與最大限制值和最小限制值進行比較W輸出第一限制電壓信號；第二限制器，其配 置為將第二相電壓信號與所述最大限制值和所述最小限制值進行比較w輸出第二限制電 壓信號；第Ξ限制器，其配置為將第Ξ相電壓信號與所述最大限制值和所述最小限制值進 行比較W輸出第Ξ限制電壓信號；W及加法器，其配置為將所述第一相電壓信號與所述第 一限制電壓信號之間的差值、所述第二相電壓信號與所述第二限制電壓信號之間的差值W 及所述第Ξ相電壓信號與所述第Ξ限制電壓信號之間的差值進行累加，W輸出偏移電壓。 最大限制值和最小限制值由Ξ相逆變器的DC鏈路電壓所確定。
[0010] 根據(jù)本公開的另一個方面，用于控制在Ξ相逆變器中的多個開關元件的開關操作 的Ξ相逆變器控制裝置包括:極電壓信號生成器，其配置為將第一相電壓信號、第二相電壓 信號W及第Ξ相電壓信號分別與最大限制值和最小限制值進行比較，W產生偏移電壓，并 且將所述偏移電壓增加至所述第一相電壓信號、所述第二相電壓信號W及所述第Ξ相電壓 信號W分別產生第一極電壓信號、第二極電壓信號W及第Ξ極電壓信號；W及控制信號生 成器，其配置為將所述第一極電壓信號、所述第二極電壓信號W及所述第Ξ極電壓信號與 載波進行比較，W產生用于所述多個開關元件的控制信號，其中，最大限制值和最小限制值 由Ξ相逆變器的DC鏈路電壓所確定。
[0011] 如上所述，根據(jù)本公開的示例性實施例，Ξ相逆變器的電壓調制模式可W從連續(xù) 調制模式容易地切換至不連續(xù)調制模式而沒有任何額外計算過程。
[0012] 此外，根據(jù)本公開的示例性實施例，不連續(xù)調制時間段被調整，使得與相關技術中 的不連續(xù)調制模式相比總諧波失真(T皿)可W在調制指數(shù)為低的時間段中減少，并且與相 關技術中的連續(xù)調制模式相比開關損耗可W在調制指數(shù)為高的時間段中減少。
[001引此外，根據(jù)本公開的示例性實施例，具有最小RMS的偏移電壓被產生，使得不必要 的零序電壓可W被減少。
【附圖說明】
[0014] 圖1示出了 Ξ相逆變器的示例，根據(jù)本公開的示例性實施例的用于產生Ξ相逆變 器的偏移電壓的方法被應用于該Ξ相逆變器；
[0015] 圖2示出了由相關技術中的PWM控制單元中的極電壓信號生成器產生Ξ相極電壓 信號的過程；
[0016] 圖3示出了在PWM控制單元中的控制信號生成器通過使用相關技術中的Ξ相極電 壓信號來產生開關元件的控制信號的過程；
[0017] 圖4是根據(jù)本公開的示例性實施例的包括在PWM控制單元中的極電壓信號生成器 的框圖；
[0018] 圖5根據(jù)本公開的示例性實施例的偏移電壓生成器的框圖；
[0019]圖6至圖8是用于通過改變調制指數(shù)MI來將根據(jù)本公開的P歷控審臘式、相關技術 中的SPWM控制模式、相關技術中的SVPWM控制模式W及相關技術中的60° DPWM的極電壓和偏 移電壓的波形進行相互比較的圖；
[0020] 圖9是示出了根據(jù)功率因數(shù)的每個調制模式中的開關損耗相對于連續(xù)調制模式中 的開關損耗的比率的圖；W及
[0021] 圖10是用于將相關技術中的不連續(xù)調制模式和連續(xù)調制模式中的加權總諧波失 真(WTHD)與根據(jù)本公開的示例性實施例的用于產生偏移電壓的方法中的WTHD進行比較的 圖。
【具體實施方式】
[0022] 從使用參考附圖的詳細描述，上面的對象、特征和優(yōu)點將變得明顯。實施例W足夠 細節(jié)的描述W使能那些本領域技術人員容易地實踐本公開的技術思想。已知的功能或配置 的詳細公開可W被省略W免不必要地掩蓋本公開的要點。在下文中，本發(fā)明的實施例將使 用參考附圖被詳細地描述。貫穿附圖，類似參考數(shù)字指的是類似元件。
[0023] 圖1示出了 Ξ相逆變器的示例，根據(jù)本公開示例性實施例的用于產生Ξ相逆變器 的偏移電壓的方法被應用于該Ξ相逆變器。在圖1中示出的Ξ相逆變器是用于驅動ESS或電 機驅動的典型的二級Ξ相電壓源逆變器。
[0024] 參考圖1，Ξ相逆變器包括平滑部分101和開關部分102。立相逆變器通過整流器 (未示出）將來自外部裝置的Ξ相交流電壓整流為直流電壓。經由在圖1中示出的平滑部分 101使被整流的直流電壓平滑為在兩個DC鏈路處的VdE/2的DC鏈路電壓。在圖1中的符號η表 示虛擬DC鏈路中屯、點。
[00巧]被平滑的DC鏈路電壓Vdc/2經由在開關部分102中的一些開關元件al、a2、bl、b2、cl 和c2被轉換為Ξ相交流電壓。開關元件al與開關元件a2W互補的方式被閉合/斷開。同樣 地，開關元件bl與開關元件b2W互補的方式被閉合/斷開，并且開關元件cl與開關元件c2W 互補的方式被閉合/斷開。
[00%]經由開關單元102的開關操作所產生的Ξ相交流電壓被輸入至負載103(例如電動 機)。
[0027]在開關部分102中的開關元件曰1、曰2、61、62、(：1和〇2分別地^互補的方式被閉合/ 斷開，W產生立相交流電壓。根據(jù)來自如圖1所示的P歷控制單元104的控制信號輸出，開關 元件曰1、曰2、61、62、(：1和〇2的開關操作（閉合/斷開操作)被執(zhí)行。？￥1控制單元104產生控制 信號W使用來自外部設備的Ξ相電壓信號來控制31、32、61、62、(：1和〇2的開關操作。
[00%]圖2示出了由相關技術中的PWM控制單元104中的極電壓信號生成器產生Ξ相極電 壓信號的過程。
[0029] 參考圖2,分別地，PWM控制單元104中的極電壓信號生成器將包括第一相電壓信號 ￥\3、第二相電壓信號￥\3^及第立相電壓信號￥\^3的立相電壓信號201增加至在偏移電壓生 成器202中產生的偏移電壓^sn，從而產生包括第一極電壓信號八3。、第二極電壓信號V心W 及第立極電壓信號￥^^。的立相極電壓信號203。偏移電壓￥^。是通常地存在于極電壓信號203 中的組分，并且其是零序電壓W使得其不影響相間電壓的組合。
[0030] 因此，如等式1所表示的在極電壓信號203、相電壓信號201W及偏移電壓信號八3。 之間的關系被建立了 ：
[003。[等式U
[0035] 圖3示出了在PWM控制單元104中的控制信號生成器通過使用相關技術中的Ξ相極 電壓信號來產生開關元件的控制信號的過程。
[0036] 如圖3所示，經由圖2的過程所產生的極電壓信號301，即，第一極電壓信號^an、第 二極電壓信號V心W及第S極電壓信號八η與載波302進行比較。雖然在圖3中所示出的載波 302是Ξ角載波，根據(jù)調制模式，載波的其他類型也可W被使用。如圖3所示，載波302的頻率 等于開關頻率。峰值具有VdE/2的最大值和-Vdc/2的最小值。
[0037] 在相關技術中，如圖3所示，每個極電壓信號201與載波302之間的差值被計算，并 且如果該差值等于或大于0,則1的值被輸出，并且如果該差值小于0,則0的值被輸出（如參 考數(shù)字303所表示的）。因此，如果每個極電壓信號201與載波302之間的差值大于0,則閉合 信號(on-signal)被輸出至開關元件al、bl和cl，并且如果每個極電壓信號201與載波302之 間的差值小于0,則閉合信號由非Π 304被輸出至開關元件a2、b2和c2。
[003引如圖2和圖3所示，在由相關技術中的Pmi控制單元104產生控制信號的過程中，基 于在偏移電壓生成器202中所產生的偏移電壓V^n，調制模式被最終地確定。例如，正弦PWM (SPWM)的偏移電壓八η(其是連續(xù)調制模式)如下：
[0039] [等式 2]
[0040]
[0041 ] 此外，空間矢量PWM(SVPWM)的偏移電壓V^n如下：
[0042] [等式 3]
[0043]
[0044] 其中，Vmax表示第一相電壓信號^as、第二相電壓信號八63和第Ξ相電壓信號八。3中 最大的一個，并且Vmin表示其中最小的一個。在等式3中所表示的空間矢量脈寬調制(SVPWM) 是連續(xù)調制方案，其中所有的開關元件的控制信號針對載波的周期而變化。
[0045] 相比之下，在不連續(xù)調制方案中，在相位中的開關元件的控制信號不改變，W為了 減少開關損耗。一個最常用的不連續(xù)電壓調制方案是60°斷續(xù)脈寬調制(DPWM)，其中60°的 開關不連續(xù)時間段存在于相電壓信號的峰值附近。60° DPWM具有偏移電壓V^n如下：
[0046] [等式 4]
[0049] 如上所述，在使用偏移電壓的PWM控制中，為了從連續(xù)調制模式切換至不連續(xù)調制 模式，務必計算不同的偏移電壓，如等式2至等式4所表示的。
[0050] 此外，在相關技術中存在缺點在于，雖然降低了開關損耗，但是在輸出電流中的總 諧波失真(THD)增加了。此外，在相關技術中存在缺點在于，雖然與不連續(xù)調制模式相比，在 輸出電流中的T皿比較低，但是開關損耗增加了。
[0051] 此外，根據(jù)現(xiàn)有的使用偏移電壓的不連續(xù)調制模式，不連續(xù)調制間隔總是設置為 參考波的周期的120°。因此，當調制指數(shù)MI低時，在輸出電流中的THD在不連續(xù)調制模式中 是非常大的。結果，在調制指數(shù)中存在另一個問題:為了減少開關損耗，不連續(xù)調制由該調 制指數(shù)而啟動被限制。
[0052] 此外，根據(jù)上面所描述的現(xiàn)有的使用偏移電壓的電壓調制方案，即使在偏移電壓 是不必要的并且其經由PWM控制單元104被引入至逆變器中的時間段中，偏移電壓也連續(xù)被 產生。偏移電壓是零序電壓并且可W導致電源效率的降低或連接至逆變器的負載的故障。 例如，如果運樣的零序電壓使用并網(wǎng)逆變器、光伏組件被施加至ESS，則漏電流可W被產生 W使得電源效率可W被降低。此外，在驅動典型的感應電動機中，如果零序電壓變大，則在 軸向方向或軸承電流中的扭矩變大，可能導致介電擊穿。
[0053] 為了克服運樣的問題，提供了用于產生Ξ相逆變器的偏移電壓的方法W及偏移電 壓生成器，其允許Ξ相逆變器的電壓調制模式在不進行額外計算另一個偏移電壓的情況下 從連續(xù)調制模式切換至不連續(xù)調制模式。此外，在根據(jù)本公開的示例性實施例的用于產生 偏移電壓的方法W及偏移電壓生成器中，具有最小RMS的偏移電壓被產生W被引入至逆變 器中，并且因此使零序電壓最小化，從而防止電源效率的降低W及由逆變器所驅動的負載 的故障。
[0054] 圖4是根據(jù)本公開示例性實施例的包括在PWM控制單元104中的極電壓信號生成器 的框圖。
[0055] 參考圖4,分別地，極電壓信號生成器將包括第一相電壓信號￥^3、第二相電壓信號 V*bsW及第Ξ相電壓信號V*cs的Ξ相電壓信號401增加至在偏移電壓生成器402中產生的偏 移電壓^sn，（如由參考數(shù)字403所表示的），從而產生包括第一極電壓信號￥\。，第二極電壓 信號及第Ξ極電壓信號的Ξ相極電壓信號404。
[0056] 在圖4中，根據(jù)本公開的示例性實施例的偏移電壓生成器402通過使用Ξ相逆變器 的DC鏈路電壓Vd。^及相電壓信號401產生偏移電壓V^n。
[0057] 圖1的逆變器的偏移電壓V^n具有如下面的等式5所表示的范圍：
[0化引[等式引
[0化9]
[0060] 如果在等式5E
波確定。即，具有最小絕對值的偏
移電壓成在另一方面，如果 被確定，使 占 〇 得具有最小絕對值的偏移電壓成為
[0061] 因此，由根據(jù)本公開示例性實施例的偏移電壓生成器所產生的偏移電壓被定義如 下：
[006^ [等式 6]
[00 化]
[0066] 在下文中，根據(jù)等式6由偏移電壓生成器402產生偏移電壓V^n的過程將參考圖5被 詳細描述。
[0067] 圖5是根據(jù)本公開的示例性實施例的偏移電壓生成器402的框圖。
[0068] 參考圖5,根據(jù)示例性實施例的偏移電壓生成器402分別地產生Ξ相電壓信號V\s、 V*bs和及對應的限制信號化s、Vbs和Vcs，根據(jù)下面的等式7:
[0069] [等式7]
[0070]
[0071 ]其中，限制信號化s、Vbs和Vcs被定義如下：
[0072][等式引
[0079] 根據(jù)本公開的示例性實施例的偏移電壓生成器402產生如W下面的方式在等式7 中所表示的偏移電壓V^n。參考圖5,根據(jù)本公開的示例性實施例的偏移電壓生成器402包括 第一限制器502(a)、第二限制器502(b) W及第Ξ限制器502(c)分別地對應于第一相電壓信 號￥^3、第二相電壓信號V\s和第Ξ相電壓信號V\^s。
[0080] 第一限制器502(a)接收第一相電壓信號V\s，并且將所接收的第一相電壓信號V\s 與最大限制值和最小限制值進行比較W輸出第一限制信號Vas。在本示例性實施例中，最大 限制值可W被設置為?^并且最小限制值可W被設置為-% ^ ^ 2。
[0081] 在本示例性實施例中，如果第一相電壓信號八33等于或大于最小限制值并且等于 或小于最大限制值，則第一限制器502(a)將第一相電壓信號^as作為第一限制信號Vas輸 出。此外，如果第一相電壓信號八S小于最小限制值，則第一限制器502(a)將最小限制值作 為第一限制信號Vas輸出。此外，如果第一相電壓信號八33大于最大限制值，則第一限制器 502(a)將最大限制值作為第一限制信號化S輸出。
[0082] 第二限制器502(b)和第Ξ限位器502(c)也W與上面所描述的與第一限制器502 (a)相同的方式分別地輸出第二限制信號Vbs和第Ξ限制信號Vcs。
[008；3]然后，402輸出（作為偏移電壓V*sn)第一限制信號化S與第一相電壓信號V*as之間的 差值、第二限制信號Vbs與第二相電壓信號^bs之間的差值W及第Ξ限制信號Vcs與第Ξ相 電壓信號八S之間的差值的總和，如圖5所示。
[0084] 在圖5中，如果Ξ相電壓信號501在最小限制值與最大限制值之間，則由偏移電壓 生成器402所產生的偏移電壓八。變?yōu)?。當偏移電壓八η為0時，圖1的P歷控制單元104運行 在SPWM模式中，該SPWM模式是連續(xù)調制方案。
[0085] 在另一方面，如果相電壓信號501大于最大限制值或小于最小限制值，則偏移電壓 變?yōu)?br>[0086] 因此，極電壓信號變?yōu)閂dc/2或-Vdc/2,使得Ρ歷控制單元104被切換至不連續(xù)調制 模式。
[0087] 根據(jù)本公開的示例性實施例，PWM控制單元104運行在不連續(xù)調制模式中的不連續(xù) 運行范圍由調制指數(shù)MI所確定。調制指數(shù)被定義為如在下面的等式10中所表示的：
[008引[等式10]
[0089]
[0090] 其中，Vm表示相電壓信號的幅值。
[0091] 因此，如果調制指數(shù)等于或小于預定的參考指數(shù)(例如，1)，則nm控制單元104運 行在連續(xù)調制模式中。此外，如果調制指數(shù)大于參考指數(shù)，則PWM控制單元104運行在不連續(xù) 調制模式中。特別地，當調制指數(shù)變?yōu)榫€性調制區(qū)域的最大值（即，2/、巧（=1.1547))時， PWM控制單元104運行在60° DPWM模式中。
[0092] 因此，根據(jù)本公開的示例性實施例，Ξ相逆變器的電壓調制模式可W在沒有任何 額外計算過程的情況下容易地從連續(xù)調制模式切換至不連續(xù)調制模式。此外，根據(jù)本公開 的示例性實施例，不連續(xù)調制時間段被調整，使得與相關技術中的不連續(xù)調制方案相比可 W在其中調制指數(shù)為低的時間段中減少總諧波失真(THD)，并且與相關技術中的連續(xù)調制 模式相比可W在調制指數(shù)為高的時間段中減少開關損耗。
[0093] 圖6至圖8是用于通過改變調制指數(shù)MI來將根據(jù)本公開的PWM控制方案、相關技術 中的SPWM控制方案、相關技術中的SVPWM控制方案W及相關技術中的60° DPWM的極電壓和偏 移電壓的波形進行相互比較的圖。
[0094] 在圖6中，根據(jù)本公開的示例性實施例的PWM控制方案的調制指數(shù)MI被設置為1。圖 6示出了根據(jù)本公開的示例性實施例的根據(jù)PWM控制方案W及相關技術中的SPWM控制方案 的極電壓信號的波形601(a)、根據(jù)相關技術中的SVPWM控制方案的極電壓信號的波形602 (a) W及根據(jù)相關技術中的60° DPWM控制方案的極電壓信號的波形603(a)。
[0095] 此外，圖6示出了根據(jù)本公開的示例性實施例的根據(jù)PWM控制方案W及相關技術中 的SPWM控制方案的偏移電壓的波形601(b)、根據(jù)相關技術中的SVPWM控制方案的偏移電壓 的波形602(a) W及根據(jù)相關技術中的60° DPWM控制方案的偏移電壓的波形603(a)。
[0096] 如圖6所示，根據(jù)本公開的PWM控制模式，如果調制指數(shù)MI被設置為1或更少，則PWM 控制單元104 W與相關技術中的SPWM控制方案相同的方式運行。
[0097] 在圖7,根據(jù)本公開的示例性實施例的PWM控制方案的調制指數(shù)MI被設置為1.7。圖 7示出了根據(jù)相關技術中的SPWM控制方案的極電壓信號的波形701(a)、根據(jù)相關技術中的 60°DPWM控制方案的極電壓信號的波形702(a) W及根據(jù)本公開的PWM控制方案的極電壓信 號的波形703(a)。
[0098] 圖7示出了根據(jù)相關技術中的SPWM控制方案的偏移電壓的波形701(b)、根據(jù)相關 技術中的60° DPWM控制方案的偏移電壓的波形702(b) W及根據(jù)本公開的PWM控制方案的偏 移電壓的波形703(b)。
[0099] 如圖7所示，只要調制指數(shù)MI大于1，根據(jù)本公開的PWM控制方案的不連續(xù)調制時間 段就較長。
[0100] 在圖8中，根據(jù)本公開的示例性實施例的PWM控制方案的調制指數(shù)MI被設置為 2/ n/§。圖8示出了根據(jù)相關技術中的SVPWM控制方案的極電壓信號的波形801(a似及根據(jù) 60° DPWM控制方案和本公開的PWM控制方案的極電壓信號的波形802(a)。
[0101] 此外，圖8示出了根據(jù)相關技術中的SVPWM控制方案的偏移電壓的波形801(b) W及 根據(jù)60° DPWM控制方案和本公開的PWM控制方案的偏移電壓的波形802(b)。
[0102] 如圖8所示，當調制指數(shù)MI變?yōu)?:/'J的最大值時，根據(jù)本公開的示例性實施例的 PWM控制單元104W與相關技術中的60°DPWM控制模式中相同的方式運行，使得其具有周期 的最大不連續(xù)調制時間段。
[0103] 特別地，如可W從圖7和圖8看到的，根據(jù)本公開的Pmi控制方案，如果調制指數(shù)MI 在1與游的最大值之間，則具有最小絕對值的偏移電壓被產生。
[0104] 圖9是示出了根據(jù)功率因數(shù)的每個調制方案中的開關損耗相對于連續(xù)調制模式中 的開關損耗的比率的圖。
[0105] 圖9示出了在連續(xù)調制方案（即，SPWM和SVPWM方案）中的開關損耗901，W及在不連 續(xù)調制方案(例如，60°DPWM方案）中的開關損耗903。此外，圖9示出了根據(jù)本公開的PWM控制 方案當調制指數(shù)MI從1變?yōu)?/.時的開關損耗902。
[0106] 如圖9所示，在本公開的Ρ麗控制方案中的開關損耗902等于在SP歷控制方案（即， 當調制指數(shù)ΜΙ為1時的連續(xù)電壓調制方案）中的開關損耗，并且如果調制指數(shù)ΜΙ大于1，則當 不連續(xù)調制時間段增加時，開關損耗902逐漸減少。特別地，從圖9可W看出，當調制指數(shù)ΜΙ 是2 /冶的最大值時，開關損耗902等于在60° DPWM中的開關損耗903。
[0107] 圖10是用于將相關技術中的不連續(xù)調制模式和連續(xù)調制模式中的加權總諧波失 真(WT皿)與用于根據(jù)本公開的示例性實施例產生偏移電壓的方法中的WT皿進行比較的圖。 [010引在圖13中示出的WT皿定義如下：
[0109] [等式 11]
[0110]
[0111]其中，ω1表示基波的頻率，VI表示基波的幅值，η表示諧波的階數(shù)，W及Vn表示η階 諧波的幅值。
[0112] 圖10示出了相關技術中的60° DPWM模式中的WT皿1001、相關技術中的SPWM模式中 的WTHD 1002、相關技術中的SVP麗模式中的WTHD 1003W及根據(jù)本公開的示例性實施例的 PWM控制模式中的WT皿1004。
[0113] 如圖13所示，當調制指數(shù)MI等于或小于參考指數(shù)1時，根據(jù)本公開的示例性實施例 的PWM控制模式中的WT皿1004與相關技術中的SPWM模式中的WTHD 1002相同。然而，當調制 指數(shù)MI變得大于參考指數(shù)1時，不連續(xù)調制間隔增加，使得WT皿1004逐漸增加。即使根據(jù)本 公開的示例性實施例的PWM控制模式中的WTHD 1004增加，其始終還保持低于相關技術中的 60°DPWM模式中的WT皿1001。
[0114] 根據(jù)上面描述的本公開的示例性實施例的nm控制模式是電壓調制方法，其中零 序電壓或偏移電壓使用相電壓信號被計算，限制器和權重與Ξ角波進行比較。從連續(xù)電壓 調制模式至不連續(xù)電壓調制模式的平滑切換可W通過在通過限制器后在相電壓信號和各 自的限制電壓信號之間累加差值來實現(xiàn)。此外，不連續(xù)的電壓調制時間段可W通過調整最 大限制值和最小限制值輸入至限制器來調整。
[0115] 通過使用因此產生的偏移電壓，當調制指數(shù)被設置為低于1的參考指數(shù)的值時， PWM控制單元運行在連續(xù)調制模式中，而當調制指數(shù)變?yōu)榇笥?的參考指數(shù)時，則PWM控制單 元被切換至不連續(xù)調制模式。通過將根據(jù)本公開的示例性實施例的PWM控制模式施加至ESS 的逆變器、光伏組件的逆變器、電機驅動的逆變器，等等，不連續(xù)調制時間段可W被調整，使 得與相關技術中的不連續(xù)調制方案相比在調制指數(shù)為低的時間段中減少THD。此外，與相關 技術中的連續(xù)調制方案相比在第Ξ調制指數(shù)為高的時間中減少開關損耗。此外，在根據(jù)本 公開的示例性實施例的用于產生偏移電壓的方法W及偏移電壓生成器中，具有最小RMS的 偏移電壓被產生W被引入至逆變器中，并且因此使零序電壓最小化，從而防止電源效率的 降低或由逆變器所驅動的負載的故障。
[0116] 在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，上面描述的本公開可W由本發(fā)明設及的 那些本領域的技術人員各種地取代、改變W及修改。因此，本公開不限于上述示例性實施例 和附圖。
【主權項】
1. 一種在三相逆變器中的偏移電壓生成器，所述三相逆變器運行在連續(xù)調制模式或不 連續(xù)調制模式，所述偏移電壓生成器包括： 第一限制器，其配置為將第一相電壓信號與最大限制值和最小限制值進行比較以輸出 第一限制電壓信號； 第二限制器，其配置為將第二相電壓信號與所述最大限制值和所述最小限制值進行比 較以輸出第二限制電壓信號； 第三限制器，其配置為將第三相電壓信號與所述最大限制值和所述最小限制值進行比 較以輸出第三限制電壓信號；以及 加法器，其配置為將所述第一相電壓信號與所述第一限制電壓信號之間的差值、所述 第二相電壓信號與所述第二限制電壓信號之間的差值以及所述第三相電壓信號與所述第 三限制電壓信號之間的差值進行累加，以輸出偏移電壓， 其中，所述加法器取決于由所述三相逆變器的DC鏈路電壓確定的調制指數(shù)而輸出不同 的偏移電壓，以在所述三相逆變器的調制模式之間進行切換。2. 根據(jù)權利要求1所述的偏移電壓生成器，其中所述第一限制器、所述第二限制器以及 所述第三限制器配置為： 如果所述第一相電壓信號、所述第二相電壓信號以及所述第三相電壓信號在所述最小 限制值和所述最大限制值之間，則分別地輸出所述第一相電壓信號作為所述第一限制電壓 信號、輸出所述第二相電壓信號作為所述第二限制電壓信號以及輸出所述第三相電壓信號 作為所述第三限制電壓信號； 如果所述第一相電壓信號、所述第二相電壓信號以及所述第三相電壓信號小于所述最 小限制值，則分別地輸出所述最小限制值作為所述第一限制電壓信號、作為所述第二限制 電壓信號以及作為所述第三限制電壓信號;并且 如果所述第一相電壓信號、所述第二相電壓信號以及所述第三相電壓信號大于所述最 大限制值，則分別地輸出所述最大限制值作為所述第一限制電壓信號、作為所述第二限制 電壓信號以及作為所述第三限制電壓信號。3. 根據(jù)權利要求1所述的偏移電壓生成器，其中，如果所述第一相電壓信號、所述第二 相電壓信號以及所述第三相電壓信號在所述最小限制值和所述最大限制值之間，則所述三 相逆變器運行在連續(xù)調制模式，并且 如果所述第一相電壓信號、所述第二相電壓信號和所述第三相電壓信號小于所述最小 限制值或大于所述最大限制值，則所述三相逆變器運行在不連續(xù)調制模式。4. 根據(jù)權利要求1所述的偏移電壓生成器，其中，如果所述三相逆變器的所述調制指數(shù) 等于或小于參考指數(shù)，則所述三相逆變器運行在連續(xù)調制模式，并且 如果所述三相逆變器的所述調制指數(shù)大于參考指數(shù)，則所述三相逆變器運行在不連續(xù) 調制模式。5. -種三相逆變器控制裝置，其用于控制在三相逆變器中的多個開關元件的開關操 作，所述三相逆變器控制裝置包括： 極電壓信號生成器，其配置為將第一相電壓信號、第二相電壓信號以及第三相電壓信 號分別與最大限制值和最小限制值進行比較，以產生偏移電壓，并且將所述偏移電壓增加 至所述第一相電壓信號、所述第二相電壓信號以及所述第三相電壓信號以分別地產生第一 極電壓信號、第二極電壓信號以及第三極電壓信號；以及 控制信號生成器，其配置為將所述第一極電壓信號、所述第二極電壓信號以及所述第 三極電壓信號與載波進行比較，以產生用于所述多個開關元件的控制信號， 其中，所述三相逆變器取決于由所述三相逆變器的DC鏈路電壓所確定的調制指數(shù)以及 所述偏移電壓而運行在不同的調制模式。6. 根據(jù)權利要求5所述的三相逆變器控制裝置，其中，所述極電壓信號生成器包括偏移 電壓生成器，其配置為產生所述偏移電壓，并且 所述偏移電壓生成器包括： 第一限制器，其配置為將所述第一相電壓信號與最大限制值和最小限制值進行比較以 輸出第一限制電壓信號； 第二限制器，其配置為將第二相電壓信號與所述最大限制值和所述最小限制值進行比 較以輸出第二限制電壓信號； 第三限制器，其配置為將第三相電壓信號與所述最大限制值和所述最小限制值進行比 較以輸出第三限制電壓信號；以及 加法器，其配置為將所述第一相電壓信號與所述第一限制電壓信號之間的差值、所述 第二相電壓信號與所述第二限制電壓信號之間的差值以及所述第三相電壓信號與所述第 三限制電壓信號之間的差值進行累加，以輸出偏移電壓。7. 根據(jù)權利要求5所述的三相逆變器控制裝置，其中，如果所述第一相電壓信號、所述 第二相電壓信號以及所述第三相電壓信號在所述最小限制值和所述最大限制值之間，則所 述三相逆變器運行在連續(xù)調制模式，并且 如果所述第一相電壓信號、所述第二相電壓信號以及所述第三相電壓信號小于所述最 小限制值或大于所述最大限制值，則所述三相逆變器運行在不連續(xù)調制模式。8. 根據(jù)權利要求5所述的三相逆變器控制裝置，其中，如果所述三相逆變器的所述調制 指數(shù)等于或小于參考指數(shù)，則所述三相逆變器運行在連續(xù)調制模式，并且 如果所述三相逆變器的所述調制指數(shù)大于參考指數(shù)，則所述三相逆變器運行在不連續(xù) 調制模式。
【文檔編號】H02M1/12GK106059351SQ201610216787
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月7日 公開號201610216787.4, CN 106059351 A, CN 106059351A, CN 201610216787, CN-A-106059351, CN106059351 A, CN106059351A, CN201610216787, CN201610216787.4
【發(fā)明人】李學俊
【申請人】Ls產電株式會社