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用于三相或单相逆变器的直流分量控制方法及系统.pdf

  • 上传人:xia****o6
  • 文档编号:4287314
  • 上传时间:2018-09-13
  • 格式:PDF
  • 页数:20
  • 大小:659.99KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010577832.1

    申请日:

    2010.11.29

    公开号:

    CN102480243A

    公开日:

    2012.05.30

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H02M 7/5387申请日:20101129|||公开

    IPC分类号:

    H02M7/5387(2007.01)I; H02M1/14

    主分类号:

    H02M7/5387

    申请人:

    比亚迪股份有限公司

    发明人:

    夏田; 刘宏亮; 肖力龙

    地址:

    518118 广东省深圳市坪山新区比亚迪路3009号

    优先权:

    专利代理机构:

    北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201

    代理人:

    张大威

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    内容摘要

    本发明提出一种用于三相或单相逆变器的直流分量控制方法和系统。其中,用于三相逆变器的方法包括:检测三相逆变器的输出电压及其直流分量;对直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以获得直流分量在旋转坐标之上的分量;根据直流分量在旋转坐标之上的分量及直流电压给定值计算直流电压调整值;根据直流电压调整值和参考输出电压计算电压给定值;根据电压给定值和三相逆变器的输出电压计算三相逆变器的输出调整电压;对三相逆变器的输出调整电压进行旋转坐标至静止坐标的转换并进行PWM调制以获得三相逆变器的驱动信号;和根据驱动信号对三相逆变器进行驱动控制。本发明可以有效地降低逆变器输出电压中的直流分量,以适应负载需要。

    权利要求书

    1: 一种用于三相逆变器的直流分量控制方法, 其特征在于, 包括以下步骤 : 检测所述三相逆变器的输出电压及所述输出电压的直流分量 ; 对所述输出电压的直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以获得所述直流分量在 所述旋转坐标之上的分量 ; 根据所述直流分量在所述旋转坐标之上的分量及直流电压给定值计算直流电压调整 值; 根据所述直流电压调整值和所述三相逆变器的参考输出电压计算所述三相逆变器的 电压给定值 ; 根据所述电压给定值和所述三相逆变器的输出电压计算所述三相逆变器的输出调整 电压 ; 对所述三相逆变器的输出调整电压进行所述旋转坐标至所述静止坐标的转换并进行 脉冲宽度调制 PWM 调制以获得所述三相逆变器的驱动信号 ; 和 根据所述三相逆变器的驱动信号对所述三相逆变器进行驱动控制。2: 如权利要求 1 所述的用于三相逆变器的直流分量控制方法, 其特征在于, 所述直流 电压给定值为零。3: 如权利要求 1 所述的用于三相逆变器的直流分量控制方法, 其特征在于, 通过低通 滤波器检测所述三相逆变器输出电压的直流分量。4: 一种用于三相逆变器的直流分量控制系统, 其特征在于, 包括 : 三相逆变器 ; 检测模块, 用于检测所述三相逆变器的输出电压及所述输出电压的直流分量 ; 控制器, 用于对所述输出电压的直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以获得所述 直流分量在所述旋转坐标之上的分量, 并根据所述直流分量在所述旋转坐标之上的分量及 直流电压给定值计算直流电压调整值, 以及根据所述直流电压调整值和所述三相逆变器的 参考输出电压计算所述三相逆变器的电压给定值, 和根据所述电压给定值和所述三相逆变 器的输出电压计算所述三相逆变器的输出调整电压, 以及对所述三相逆变器的输出调整电 压进行所述旋转坐标至所述静止坐标的转换并进行脉冲宽度调制 PWM 调制以获得所述三 相逆变器的驱动信号 ; 和 驱动模块, 用于根据所述控制器获得的三相逆变器的驱动信号对所述三相逆变器进行 驱动控制。5: 如权利要求 4 所述的用于三相逆变器的直流分量控制系统, 其特征在于, 所述直流 电压给定值为零。6: 如权利要求 4 所述的用于三相逆变器的直流分量控制系统, 其特征在于, 所述检测 模块为低通滤波器。7: 如权利要求 4 所述的用于三相逆变器的直流分量控制系统, 其特征在于, 所述控制 器包括 : 第一转换模块, 用于对所述输出电压的直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以获 得所述直流分量在所述旋转坐标之上的分量 ; 直流控制器, 用于根据所述直流分量在所述旋转坐标之上的分量及直流电压给定值计 算直流电压调整值, 以及根据所述直流电压调整和所述三相逆变器的参考输出电压计算所 2 述三相逆变器的电压给定值 ; 逆变控制器, 用于根据所述电压给定值和所述三相逆变器的输出电压计算所述三相逆 变器的输出调整电压 ; 第二转换模块, 用于对所述三相逆变器的输出调整电压进行所述旋转坐标至所述静止 坐标的转换 ; 脉冲宽度调制 PWM 调制模块, 用于对转换后的输出调整电压进行 PWM 调制以获得所述 三相逆变器的驱动信号。8: 一种用于单相逆变器的直流分量控制方法, 其特征在于, 包括以下步骤 : 根据所述单相逆变器的结构构造三相逆变器的结构, 并将所述单相逆变器作为所述三 相逆变器中的第一相 ; 检测所述单相逆变器的输出电压及所述输出电压的直流分量, 并将其作为所述第一相 的第一输出电压及所述第一输出电压的第一直流分量 ; 根据所述构造的三相逆变器的结构及所述第一相的第一输出电压计算所述三相逆变 器中第二相的第二输出电压, 以及第三相的第三输出电压, 并将所述第二输出电压的第二 直流分量和第三输出电压的第三直流分量设为零 ; 对所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换 以获得所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在所述旋转坐标之上的分量 ; 根据所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在所述旋转坐标之上的分量及 所述第一相的第一直流电压给定值、 所述第二相的第二直流电压给定值和所述第三相的第 三直流电压给定值计算所述第一相的第一直流电压调整值, 所述第二相的第二直流电压调 整值和所述第三相的第三直流电压调整值 ; 根据所述第一直流电压调整值、 第二直流电压调整值和第三直流电压调整值, 以及所 述三相逆变器的第一参考输出电压、 第二参考输出电压和第三参考输出电压分别计算所述 第一相的第一电压给定值、 所述第二相的第二电压给定值和所述第三相的第三电压给定 值; 根据所述第一电压给定值、 第二电压给定值和第三电压给定值, 以及所述第一输出电 压、 第二输出电压和第三输出电压计算所述第一相的第一输出调整电压、 所述第二相的第 二输出调整电压和所述第三相的第三输出调整电压 ; 对所述第一输出调整电压、 第二输出调整电压和第三输出调整电压进行所述旋转坐标 至所述静止坐标的转换并进行 PWM 调制以获得所述第一相的第一驱动信号、 所述第二相的 第二驱动信号和所述第三相的第三驱动信号 ; 和 根据所述第一驱动信号对所述单相逆变器进行驱动控制。9: 如权利要求 8 所述的用于单相逆变器的直流分量控制方法, 其特征在于, 所述第一 直流电压给定值、 所述第二直流电压给定值和所述第三直流电压给定值均为零。10: 如权利要求 8 所述的用于单相逆变器的直流分量控制方法, 其特征在于, 还包括 : 根据所述第二驱动信号和第三驱动信号计算所述第二相的输出电压和所述第三相的 输出电压。11: 如权利要求 8 所述的用于单相逆变器的直流分量控制方法, 其特征在于, 通过低通 滤波器检测所述三相逆变器输出电压的直流分量。 312: 一种用于单相逆变器的直流分量控制系统, 其特征在于, 包括 : 单相逆变器 ; 检测模块, 用于检测所述单相逆变器的输出电压及所述输出电压的直流分量 ; 控制器, 被配置为用以执行以下功能 : 用于保存根据所述单相逆变器的结构构造的三相逆变器的结构, 其中, 所述单相逆变 器为所述三相逆变器中的第一相 ; 用于将所述检测模块检测的所述单相逆变器的输出电压和输出电压的直流分量作为 所述第一相的第一输出电压及所述第一输出电压的第一直流分量, 以及根据所述构造的三 相逆变器的结构及所述第一相的第一输出电压计算所述三相逆变器中第二相的第二输出 电压, 以及第三相的第三输出电压, 并将所述第二输出电压的第二直流分量和第三输出电 压的第三直流分量设为零 ; 用于对所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量进行静止坐标至旋转坐标 的转换以获得所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在所述旋转坐标之上的分 量, 以及根据所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在所述旋转坐标之上的分 量及所述第一相的第一直流电压给定值、 所述第二相的第二直流电压给定值和所述第三相 的第三直流电压给定值计算所述第一相的第一直流电压调整值, 所述第二相的第二直流电 压调整值和所述第三相的第三直流电压调整值 ; 用于根据所述第一直流电压调整值、 第二直流电压调整值和第三直流电压调整值, 以 及所述三相逆变器的第一参考输出电压、 第二参考输出电压和第三参考输出电压分别计算 所述第一相的第一电压给定值、 所述第二相的第二电压给定值和所述第三相的第三电压给 定值 ; 用于根据所述第一电压给定值、 第二电压给定值和第三电压给定值, 以及所述第一输 出电压、 第二输出电压和第三输出电压计算所述第一相的第一输出调整电压、 所述第二相 的第二输出调整电压和所述第三相的第三输出调整电压 ; 用于对所述第一输出调整电压、 第二输出调整电压和第三输出调整电压进行所述旋转 坐标至所述静止坐标的转换并进行 PWM 调制以获得所述第一相的第一驱动信号、 所述第二 相的第二驱动信号和所述第三相的第三驱动信号 ; 和 驱动模块, 用于根据所述第一驱动信号对所述单相逆变器进行驱动控制。13: 如权利要求 12 所述的用于单相逆变器的直流分量控制系统, 其特征在于, 所述第 一直流电压给定值、 所述第二直流电压给定值和所述第三直流电压给定值均为零。14: 如权利要求 12 所述的用于单相逆变器的直流分量控制系统, 其特征在于, 所述控 制器还用于根据所述第二驱动信号和第三驱动信号计算所述第二相的输出电压和所述第 三相的输出电压。15: 如权利要求 12 所述的用于单相逆变器的直流分量控制系统, 其特征在于, 所述检 测模块为低通滤波器。16: 如权利要求 12 所述的用于单相逆变器的直流分量控制系统, 其特征在于, 所述控 制器包括 : 输出计算模块, 用于将所述检测模块检测的所述单相逆变器的输出电压和输出电压的 直流分量作为所述第一相的第一输出电压及所述第一输出电压的第一直流分量, 以及根据 4 所述构造的三相逆变器的结构及所述第一相的第一输出电压计算所述三相逆变器中第二 相的第二输出电压, 以及第三相的第三输出电压, 并将所述第二输出电压的第二直流分量 和第三输出电压的第三直流分量设为零 ; 第一转换模块, 用于对所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量进行静止坐 标至旋转坐标的转换以获得所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在所述旋转 坐标之上的分量 ; 直流控制器, 用于根据所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在所述旋转 坐标之上的分量及所述第一相的第一直流电压给定值、 所述第二相的第二直流电压给定值 和所述第三相的第三直流电压给定值计算所述第一相的第一直流电压调整值, 所述第二相 的第二直流电压调整值和所述第三相的第三直流电压调整值, 以及根据所述第一直流电压 调整值、 第二直流电压调整值和第三直流电压调整值, 以及所述三相逆变器的第一参考输 出电压、 第二参考输出电压和第三参考输出电压分别计算所述第一相的第一电压给定值、 所述第二相的第二电压给定值和所述第三相的第三电压给定值 ; 逆变控制器, 用于根据所述第一电压给定值、 第二电压给定值和第三电压给定值, 以及 所述第一输出电压、 第二输出电压和第三输出电压计算所述第一相的第一输出调整电压、 所述第二相的第二输出调整电压和所述第三相的第三输出调整电压 ; 第二转换模块, 用于对所述第一输出调整电压、 第二输出调整电压和第三输出调整电 压进行所述旋转坐标至所述静止坐标的转换 ; 和 PWM 调制模块, 用于对转换后的第一输出调整电压、 第二输出调整电压和第三输出调整 电压进行 PWM 调制以获得所述第一相的第一驱动信号、 所述第二相的第二驱动信号和所述 第三相的第三驱动信号。

    说明书


    用于三相或单相逆变器的直流分量控制方法及系统

        技术领域 本发明涉及电气制造技术领域, 特别涉及一种用于三相或单相逆变器的直流分量 控制方法及系统。
         背景技术 正弦波逆变器广泛应用于不间断供电电源 (UPS)、 变频器等领域中, 所带负载的种 类日趋多样化, 这就要求逆变器的输出应该是纯净的正弦波, 而不应该含有直流分量等其 它成分。发明人在对现有技术的研究和实践过程中发现 : 逆变器由于 BUS 电压不平衡、 采 样不准确、 电路参数偏差等原因, 直流分量的存在不可避免。 如果不采取有效的措施进行抑 制, 输出电压中的直流分量则有可能会对所供电的负载带来危害, 比如感性负载如变压器 的 “磁饱和” 等, 从而使得负载不能正常工作。因此如何消除输出电压中的直流分量成为了 亟待解决的问题。
         发明内容
         本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一, 特别是解决现有技术中无法消除 输出电压中直流分量的缺陷。
         为达到上述目的, 本发明一方面提出一种用于三相逆变器的直流分量控制方法, 包括以下步骤 : 检测所述三相逆变器的输出电压及所述输出电压的直流分量 ; 对所述输出 电压的直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以获得所述直流分量在所述旋转坐标之 上的分量 ; 根据所述直流分量在所述旋转坐标之上的分量及直流电压给定值计算直流电压 调整值 ; 根据所述直流电压调整值和所述三相逆变器的参考输出电压计算所述三相逆变器 的电压给定值 ; 根据所述电压给定值和所述三相逆变器的输出电压计算所述三相逆变器的 输出调整电压 ; 对所述三相逆变器的输出调整电压进行所述旋转坐标至所述静止坐标的转 换并进行脉冲宽度调制 PWM 调制以获得所述三相逆变器的驱动信号 ; 和根据所述三相逆变 器的驱动信号对所述三相逆变器进行驱动控制。
         本发明另一方面还提出了一种用于三相逆变器的直流分量控制系统, 包括 : 三相 逆变器 ; 检测模块, 用于检测所述三相逆变器的输出电压及所述输出电压的直流分量 ; 控 制器, 用于对所述输出电压的直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以获得所述直流分 量在所述旋转坐标之上的分量, 并根据所述直流分量在所述旋转坐标之上的分量及直流电 压给定值计算直流电压调整值, 以及根据所述直流电压调整值和所述三相逆变器的参考输 出电压计算所述三相逆变器的电压给定值, 和根据所述电压给定值和所述三相逆变器的输 出电压计算所述三相逆变器的输出调整电压, 以及对所述三相逆变器的输出调整电压进行 所述旋转坐标至所述静止坐标的转换并进行脉冲宽度调制 PWM 调制以获得所述三相逆变 器的驱动信号 ; 和驱动模块, 用于根据所述控制器获得的三相逆变器的驱动信号对所述三 相逆变器进行驱动控制。
         本发明再一方面还提出了一种用于单相逆变器的直流分量控制方法, 包括以下步骤: 根据所述单相逆变器的结构构造三相逆变器的结构, 并将所述单相逆变器作为所述三 相逆变器中的第一相 ; 检测所述单相逆变器的输出电压及所述输出电压的直流分量, 并将 其作为所述第一相的第一输出电压及所述第一输出电压的第一直流分量 ; 根据所述构造的 三相逆变器的结构及所述第一相的第一输出电压计算所述三相逆变器中第二相的第二输 出电压, 以及第三相的第三输出电压, 并将所述第二输出电压的第二直流分量和第三输出 电压的第三直流分量设为零 ; 对所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量进行静 止坐标至旋转坐标的转换以获得所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在所述 旋转坐标之上的分量 ; 根据所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在所述旋转 坐标之上的分量及所述第一相的第一直流电压给定值、 所述第二相的第二直流电压给定值 和所述第三相的第三直流电压给定值计算所述第一相的第一直流电压调整值, 所述第二相 的第二直流电压调整值和所述第三相的第三直流电压调整值 ; 根据所述第一直流电压调整 值、 第二直流电压调整值和第三直流电压调整值, 以及所述三相逆变器的第一参考输出电 压、 第二参考输出电压和第三参考输出电压分别计算所述第一相的第一电压给定值、 所述 第二相的第二电压给定值和所述第三相的第三电压给定值 ; 根据所述第一电压给定值、 第 二电压给定值和第三电压给定值, 以及所述第一输出电压、 第二输出电压和第三输出电压 计算所述第一相的第一输出调整电压、 所述第二相的第二输出调整电压和所述第三相的第 三输出调整电压 ; 对所述第一输出调整电压、 第二输出调整电压和第三输出调整电压进行 所述旋转坐标至所述静止坐标的转换并进行 PWM 调制以获得所述第一相的第一驱动信号、 所述第二相的第二驱动信号和所述第三相的第三驱动信号 ; 和根据所述第一驱动信号对所 述单相逆变器进行驱动控制。 本发明再一方面还提出了一种用于单相逆变器的直流分量控制系统, 包括 : 单相 逆变器 ; 检测模块, 用于检测所述单相逆变器的输出电压及所述输出电压的直流分量 ; 控 制器, 被配置为用以执行以下功能 : 用于保存根据所述单相逆变器的结构构造的三相逆变 器的结构, 其中, 所述单相逆变器为所述三相逆变器中的第一相 ; 用于将所述检测模块检 测的所述单相逆变器的输出电压和输出电压的直流分量作为所述第一相的第一输出电压 及所述第一输出电压的第一直流分量, 以及根据所述构造的三相逆变器的结构及所述第一 相的第一输出电压计算所述三相逆变器中第二相的第二输出电压, 以及第三相的第三输出 电压, 并将所述第二输出电压的第二直流分量和第三输出电压的第三直流分量设为零 ; 用 于对所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以 获得所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在所述旋转坐标之上的分量, 以及 根据所述第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在所述旋转坐标之上的分量及所述 第一相的第一直流电压给定值、 所述第二相的第二直流电压给定值和所述第三相的第三直 流电压给定值计算所述第一相的第一直流电压调整值, 所述第二相的第二直流电压调整值 和所述第三相的第三直流电压调整值 ; 用于根据所述第一直流电压调整值、 第二直流电压 调整值和第三直流电压调整值, 以及所述三相逆变器的第一参考输出电压、 第二参考输出 电压和第三参考输出电压分别计算所述第一相的第一电压给定值、 所述第二相的第二电压 给定值和所述第三相的第三电压给定值 ; 用于根据所述第一电压给定值、 第二电压给定值 和第三电压给定值, 以及所述第一输出电压、 第二输出电压和第三输出电压计算所述第一 相的第一输出调整电压、 所述第二相的第二输出调整电压和所述第三相的第三输出调整电
         压; 用于对所述第一输出调整电压、 第二输出调整电压和第三输出调整电压进行所述旋转 坐标至所述静止坐标的转换并进行 PWM 调制以获得所述第一相的第一驱动信号、 所述第二 相的第二驱动信号和所述第三相的第三驱动信号 ; 和驱动模块, 用于根据所述第一驱动信 号对所述单相逆变器进行驱动控制。
         本发明在通过空间矢量控制的方式控制逆变器输出电压中的直流分量, 从而可以 有效地降低逆变器输出电压中的直流分量, 以适应负载需要。并且本发明的直流分量矢量 控制可与目前的空间矢量控制方式结合使用, 因此简单可靠, 无需增加成本。
         本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出, 部分将从下面的描述中变 得明显, 或通过本发明的实践了解到。 附图说明 本发明上述的和 / 或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解, 其中 :
         图 1 为现有技术中逆变器的控制方法示意图 ;
         图 2 为本发明实施例一的用于三相逆变器的直流分量控制方法流程图 ;
         图 3 为本发明实施例的二阶的低通滤波器示意图 ; 图 4 为本发明实施例一的用于三相逆变器的直流分量控制系统结构图 ; 图 5 为本发明实施例一的控制器结构图 ; 图 6 为本发明实施例二的用于单相逆变器的直流分量控制方法流程图 ; 图 7 为本发明实施例二构造的半桥三相逆变器的拓扑电路结构 ; 图 8 为本发明实施例二的用于单相逆变器的直流分量控制系统结构图 ; 图 9 为本发明实施例二的控制器结构图。具体实施方式
         下面详细描述本发明的实施例, 所述实施例的示例在附图中示出, 其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的, 仅用于解释本发明, 而不能解释为对本发明的限制。
         本发明的直流分量矢量控制方法可与现有的矢量控制方式相结合, 为了能对本发 明有清楚的理解, 以下对现有矢量控制方式进行简单介绍。 空间矢量技术具有稳压精度高、 动态响应性能好等优点, 其可将自身的电量关系, 在 d/q/0 旋转坐标系中进行变换。因此其 自身的电压电流已不再是现实中的正弦交流量, 而是在旋转坐标系下的直流分量。控制器 一般采用电流内环电压外环的双环控制结构, 其中的电压和电流都是采用变换之后得到的 旋转坐标系中的直流分量, 其结构如图 1 所示。但是在其他一些方式中可仅包括电压环, 而 不包括电流环。本发明均可与这两种方式相结合。输出电压 Ua、 Ub、 Uc 和电感电流 Ia、 Ib、 Ic 经过 d/q/0 旋转坐标系变换, 得到电压、 电流的 d 轴、 q 轴、 0 轴分量, 并将它们分别作为 电压环和电流环的控制对象。
         另外, 在本发明的实施例中本发明的直流分量控制方法不仅可以应用于三相逆变 器之中, 也可应用在单相逆变器中。 如果在单相逆变器中应用, 则需要根据单相逆变器构造 虚拟的三相逆变器, 这些将在后续的实施例之中进行详细的介绍。实施例一,
         如图 2 所示, 为本发明实施例一的用于三相逆变器的直流分量控制方法流程图, 包括以下步骤 :
         步骤 S201, 检测三相逆变器的输出电压及输出电压的直流分量。设检测的三相逆 变器的输出电压为 Ua、 Ub、 Uc, 输出电压为 Ua、 Ub、 Uc 经过直流分量检测电路获得三相逆变 器输出电压的直流分量 Uade、 Ubde、 Ucdc。在本发明的一个实施例中, 通过截止频率约为 1Hz 的二阶的低通滤波器检测所述三相逆变器输出电压的直流分量。 如图 3 所示, 为本发明 实施例的二阶的低通滤波器示意图。
         步骤 S202, 对输出电压的直流分量 Uadc、 Ubdc、 Ucdc 进行 a/b/c 静止坐标至 d/q/0 旋转坐标的转换以获得直流分量在所述旋转坐标之上的分量 Udde、 Uqdc、 U0de。具体地, 将 得到滤波之后的电压直流分量 Uadc、 Ubdc、 Uedc 进行 d/q/0 旋转坐标系变换。dq0 变换矩 阵如下 :
         步骤 S203, 根据直流分量在 d/q/0 旋转坐标之上的分量 Udde、 Uqdc、 U0dc 及直流 电压给定值计算直流电压调整值。在本发明的一个实施例中, 该直流电压给定值为零。
         步骤 S204, 根据直流电压调整值和三相逆变器的参考输出电压计算三相逆变器的 电压给定值。此步骤由直流分量控制器进行计算, 该直流分量控制器可为比例积分 (PI) 控 制器, 也可为 PID 控制器等其他控制器。
         步骤 S205, 根据电压给定值和三相逆变器的输出电压计算三相逆变器的输出调整 电压。该步骤与现有空间矢量控制相同, 因此在此不再赘述。如上所述, 在该步骤中可以仅 包括电压环, 也可包括电压环和电流环的结合。
         例如, 对应 d 轴分量来说, 将所述采样直流电压 d 轴分量作为 d 轴直流电压调节器 的反馈量, 与所述 d 轴直流电压给定值 ( 设为 0) 相减, 进行直流分量控制器调节运算。直 流分量控制器的输出与逆变器 d 轴电压参考值相加, 经过 d 轴逆变器控制器计算, 得到 d 轴 分量控制信号 ( 即输出调整电压 )。对应 q 轴分量来说, 将所述采样直流电压 q 轴分量作 为 q 轴直流电压调节器的反馈量, 与所述 q 轴直流电压给定值 ( 设为 0) 相减, 进行直流分 量控制器调节运算。直流分量控制器输出与逆变器 q 轴电压参考值相加, 经过 q 轴逆变器 控制器计算, 得到 q 轴分量控制信号。对应 0 轴分量来说, 将所述采样直流电压 0 轴分量作 为 0 轴直流电压调节器的反馈量, 与所述 0 轴直流电压给定值 ( 设为 0) 相减, 进行直流分 量控制器调节运算。直流分量控制器输出与逆变器 0 轴电压参考值相加, 经过 0 轴逆变器 控制器计算, 得到 0 轴分量控制信号。
         步骤 S206, 对三相逆变器的输出调整电压进行 d/q/0 旋转坐标至 a/b/c 静止坐标 的转换并进行 PWM 调制以获得三相逆变器的驱动信号。
         步骤 S207, 根据三相逆变器的驱动信号对所述三相逆变器进行驱动控制以消除输
         出电压中的直流分量。
         如图 4 所示, 为本发明实施例一的用于三相逆变器的直流分量控制系统结构图。 该系统包括三相逆变器 100、 检测模块 200、 控制器 300 和驱动模块 400。检测模块 200 用于 检测三相逆变器 100 的输出电压及所述输出电压的直流分量。控制器 300 用于对输出电压 的直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以获得直流分量在旋转坐标之上的分量, 并根 据直流分量在旋转坐标之上的分量及直流电压给定值计算直流电压调整值, 以及根据直流 电压调整值和三相逆变器的参考输出电压计算三相逆变器的电压给定值, 和根据电压给定 值和三相逆变器 100 电压环的输出电压计算三相逆变器的输出调整电压, 以及对三相逆变 器 100 的输出调整电压进行旋转坐标至静止坐标的转换并进行 PWM 调制以获得三相逆变器 100 的驱动信号。驱动模块 400 用于根据控制器 300 获得的三相逆变器 100 的驱动信号对 三相逆变器 100 进行驱动控制以消除输出电压中的直流分量。
         在本发明的一个实施例中, 上述直流电压给定值为零。
         在本发明的一个实施例中, 检测模块 200 为截止频率为 1Hz 的二阶的低通滤波器。
         如图 5 所示, 为本发明实施例一的控制器结构图。该控制器 300 包括第一转换模 块 310、 直流控制器 320、 逆变控制器 330、 第二转换模块 340 和 PWM 调制模块 350。第一转 换模块 310 用于对输出电压的直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以获得直流分量 在旋转坐标之上的分量。直流控制器 320 用于根据直流分量在旋转坐标之上的分量及直流 电压给定值计算直流电压调整值, 以及根据直流电压调整和所述三相逆变器的参考输出电 压计算所述三相逆变器的电压给定值。逆变控制器 330 用于根据电压给定值和三相逆变器 的输出电压计算所述三相逆变器的输出调整电压。第二转换模块 340 用于对三相逆变器的 输出调整电压进行旋转坐标至静止坐标的转换。PWM 调制模块 350 用于对转换后的输出调 整电压进行 PWM 调制以获得所述三相逆变器的驱动信号。
         实施例二,
         如图 6 所示, 为本发明实施例二的用于单相逆变器的直流分量控制方法流程图, 包括以下步骤 :
         步骤 S601, 根据单相逆变器的结构构造三相逆变器的结构, 并将单相逆变器作为 所述三相逆变器中的第一相。需要说明的是, 在本发明实施例中可将单相逆变器作为三相 逆变器中的任一相, 既可以是 A 相, 也可以是 B 相或 C 相, 因此上述第一相可以是 A 相、 B相 或 C 相。在本发明的实施例中以将单相逆变器作为 A 相为例进行描述。由于单相逆变器与 三相逆变器相比, 缺少所需的完全三相电源信号及拓扑结构, 因此需要虚拟构造 B、 C 两相 的拓扑结构及相应的传递函数, 从而满足矢量控制对三相电源的要求。作为本发明的一种 实施案例, 如图 7 所示, 为本发明实施例二构造的半桥三相逆变器的拓扑电路结构。其中, 在该实施例中, B 相和 C 相的电路为虚拟电路其结构与 A 相电路相同。其中, E1、 E2 为正负 直流 BUS 电压, Q1、 Q2 为实际单相逆变器的驱动晶体管 (IGBT), 电感 L1、 电容 C1 为实际滤 波电路, RI 为其负载。其中, Q3 ~ Q6 为虚拟两相的驱动晶体管, L2、 L3 为虚拟电感, C2、 C3 为虚拟电容, R2、 R3 为虚拟负载。其中, 上述电感值相同设为 L, 电容值相同设为 C, 负载相 同设为 R。
         步骤 S602, 检测单相逆变器的输出电压及所述输出电压的直流分量, 并将其作为 构造的三相逆变器的第一相的第一输出电压及第一输出电压的第一直流分量。 在本发明的一个实施例中, 通过截止频率约为 1Hz 的二阶的低通滤波器检测所述三相逆变器输出电压 的直流分量。
         步骤 S603, 根据构造的三相逆变器的结构及所述第一相的第一输出电压计算所述 三相逆变器中第二相的第二输出电压以及第三相的第三输出电压, 并将第二输出电压的第 二直流分量和第三输出电压的第三直流分量设为零。
         步骤 S604, 对第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量进行静止坐标至旋转 坐标的转换以获得第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在旋转坐标之上的分量。
         步骤 S605, 根据第一直流分量、 第二直流分量和第三直流分量在旋转坐标之上的 分量及第一相的第一直流电压给定值、 第二相的第二直流电压给定值和第三相的第三直流 电压给定值计算第一相的第一直流电压调整值, 第二相的第二直流电压调整值和第三相的 第三直流电压调整值。 在本发明的一个实施例中, 第一直流电压给定值、 第二直流电压给定 值和第三直流电压给定值均为零。
         步骤 S606, 根据第一直流电压调整值、 第二直流电压调整值和第三直流电压调整 值, 以及三相逆变器的第一参考输出电压、 第二参考输出电压和第三参考输出电压分别计 算第一相的第一电压给定值、 第二相的第二电压给定值和第三相的第三电压给定值。在本 发明的一个实施例中, 第一参考输出电压为单相逆变器电压环的给定电压幅值 Vmax, 第二 参考输出电压和第三参考输出电压为零。 步骤 S607, 根据第一电压给定值、 第二电压给定值和第三电压给定值, 以及第一输 出电压、 第二输出电压和第三输出电压计算第一相的第一输出调整电压、 第二相的第二输 出调整电压和第三相的第三输出调整电压。
         步骤 S608, 对第一输出调整电压、 第二输出调整电压和第三输出调整电压进行旋 转坐标至所述静止坐标的转换并进行 PWM 调制以获得所述第一相的第一驱动信号、 所述第 二相的第二驱动信号和所述第三相的第三驱动信号。
         步骤 S609, 根据所述第一驱动信号对所述单相逆变器进行驱动控制。
         在本发明的一个优选实施例中, 由于 B 相和 C 相是虚拟而来的, 因此还需要根据第 二驱动信号和第三驱动信号计算第二相的输出电压和第三相的输出电压, 并根据第二相的 输出电压和第三相的输出电压计算第二相和第三相的输出电压, 从而保证模拟三相逆变器 的稳定运行。
         如图 8 所示, 为本发明实施例二的用于单相逆变器的直流分量控制系统结构图。 该系统包括单相逆变器 500、 检测模块 600、 控制器 700 和驱动模块 800。检测模块 600 用 于检测单相逆变器 500 的输出电压及所述输出电压的直流分量。控制器 700 用于保存根 据所述单相逆变器的结构构造的三相逆变器的结构, 其中, 所述单相逆变器为所述三相逆 变器中的第一相。控制器 700 还用于将检测模块 600 检测的单相逆变器 500 的输出电压和 输出电压的直流分量作为第一相的第一输出电压及所述第一输出电压的第一直流分量, 以 及根据所述构造的三相逆变器的结构及所述第一相的第一输出电压计算所述三相逆变器 中第二相的第二输出电压, 以及第三相的第三输出电压, 并将所述第二输出电压的第二直 流分量和第三输出电压的第三直流分量设为零。控制器 700 还用于对第一直流分量、 第二 直流分量和第三直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以获得第一直流分量、 第二直流 分量和第三直流分量在所述旋转坐标之上的分量, 以及根据所述第一直流分量、 第二直流
         分量和第三直流分量在所述旋转坐标之上的分量及所述第一相的第一直流电压给定值、 所 述第二相的第二直流电压给定值和所述第三相的第三直流电压给定值计算所述第一相的 第一直流电压调整值, 所述第二相的第二直流电压调整值和所述第三相的第三直流电压调 整值。控制器 700 还用于根据第一直流电压调整值、 第二直流电压调整值和第三直流电压 调整值, 以及所述三相逆变器的第一参考输出电压、 第二参考输出电压和第三参考输出电 压分别计算第一相的第一电压给定值、 第二相的第二电压给定值和第三相的第三电压给定 值。控制器 700 还用于根据第一电压给定值、 第二电压给定值和第三电压给定值, 以及第一 输出电压、 第二输出电压和第三输出电压计算第一相的第一输出调整电压、 所述第二相的 第二输出调整电压和所述第三相的第三输出调整电压。控制器 700 还用于对第一输出调整 电压、 第二输出调整电压和第三输出调整电压进行所述旋转坐标至所述静止坐标的转换并 进行 PWM 调制以获得所述第一相的第一驱动信号、 所述第二相的第二驱动信号和所述第三 相的第三驱动信号。驱动模块 800 用于根据第一驱动信号对单相逆变器 500 进行驱动控 制。 在本发明的一个实施例中, 第一直流电压给定值、 第二直流电压给定值和第三直流电压 给定值均为零。
         在本发明的一个实施例中, 控制器 700 还用于根据第二驱动信号和第三驱动信号 计算所述第二相的输出电压和所述第三相的输出电压。 在本发明的一个实施例中, 检测模块 600 为截止频率为 1Hz 的二阶的低通滤波器。
         如图 9 所示, 为本发明实施例二的控制器结构图。 该控制器 700 包括输出计算模块 710、 第一转换模块 720、 直流控制器 730、 逆变控制器 740、 第二转换模块 750 和 PWM 调制模 块 760。输出计算模块 710 用于将检测模块 600 检测的单相逆变器的输出电压和输出电压 的直流分量作为第一相的第一输出电压及第一输出电压的第一直流分量, 以及根据所述构 造的三相逆变器的结构及所述第一相的第一输出电压计算所述三相逆变器中第二相的第 二输出电压, 以及第三相的第三输出电压, 并将所述第二输出电压的第二直流分量和第三 输出电压的第三直流分量设为零。第一转换模块 720 用于对第一直流分量、 第二直流分量 和第三直流分量进行静止坐标至旋转坐标的转换以获得所述第一直流分量、 第二直流分量 和第三直流分量在所述旋转坐标之上的分量。直流控制器 730 用于根据第一直流分量、 第 二直流分量和第三直流分量在所述旋转坐标之上的分量及所述第一相的第一直流电压给 定值、 所述第二相的第二直流电压给定值和所述第三相的第三直流电压给定值计算所述第 一相的第一直流电压调整值, 所述第二相的第二直流电压调整值和所述第三相的第三直流 电压调整值, 以及根据所述第一直流电压调整值、 第二直流电压调整值和第三直流电压调 整值, 以及所述三相逆变器的第一参考输出电压、 第二参考输出电压和第三参考输出电压 分别计算所述第一相的第一电压给定值、 第二相的第二电压给定值和所述第三相的第三电 压给定值。逆变控制器 740 用于根据第一电压给定值、 第二电压给定值和第三电压给定值, 以及所述第一输出电压、 第二输出电压和第三输出电压计算所述第一相的第一输出调整电 压、 所述第二相的第二输出调整电压和第三相的第三输出调整电压。第二转换模块 750 用 于对第一输出调整电压、 第二输出调整电压和第三输出调整电压进行旋转坐标至静止坐标 的转换。 PWM 调制模块 760 用于对转换后的第一输出调整电压、 第二输出调整电压和第三输 出调整电压进行 PWM 调制以获得所述第一相的第一驱动信号、 所述第二相的第二驱动信号 和所述第三相的第三驱动信号。
         本发明在通过空间矢量控制的方式控制逆变器输出电压中的直流分量, 从而可以 有效地降低逆变器输出电压中的直流分量, 以适应负载需要。并且本发明的直流分量矢量 控制可与目前的空间矢量控制方式结合使用, 因此简单可靠, 无需增加成本。
         尽管已经示出和描述了本发明的实施例, 对于本领域的普通技术人员而言, 可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换 和变型, 本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

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    用于 三相 单相 逆变器 直流 分量 控制 方法 系统
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