一种基于两相三桥臂逆变电路的控制方法及系统
阅读说明:本技术 一种基于两相三桥臂逆变电路的控制方法及系统 (Control method and system based on two-phase three-bridge-arm inverter circuit ) 是由 胡建明 廖春富 朱佳军 于 2020-03-25 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于两相三桥臂逆变电路的控制方法及系统,所述控制方法包括:检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的当前输出电压,将所述当前输出电压与设定的参考电压进行差运算,以获取偏移差值;利用比例积分控制器基于所述偏移差值对当前调制波信号进行调整;将调整后的调制波信号与设定的载波信号进行比较,产生所述两相三桥臂逆变电路中的每一个桥臂所对应的一组启闭互补PWM信号;基于每一组启闭互补PWM信号控制所述两相三桥臂逆变电路中对应的一个桥臂的工作状态,以输出最终的电压波形。所述控制方法简单,采用简单的控制器即可实现控制效果,适用于成本要求高且控制精度要求较低的场合,如电梯后备电源。(The invention discloses a control method and a system based on a two-phase three-bridge-arm inverter circuit, wherein the control method comprises the following steps: detecting the current output voltage of the output side of the two-phase three-bridge-arm inverter circuit, and performing difference operation on the current output voltage and a set reference voltage to obtain an offset difference value; adjusting the current modulation wave signal based on the offset difference value by using a proportional-integral controller; comparing the adjusted modulation wave signal with a set carrier signal to generate a group of on-off complementary PWM signals corresponding to each bridge arm in the two-phase three-bridge arm inverter circuit; and controlling the working state of a corresponding bridge arm in the two-phase three-bridge arm inverter circuit based on each set of on-off complementary PWM signals so as to output a final voltage waveform. The control method is simple, the control effect can be realized by adopting a simple controller, and the control method is suitable for occasions with high cost requirements and low control precision requirements, such as an elevator backup power supply.)
技术领域
本发明涉及逆变器控制技术领域,具体而言,涉及一种基于两相三桥臂逆变电路的控制方法及系统。
背景技术
逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力电子装置,应用于各种电力系统中。当前各种用电设备所需要的用电电压等级可分为220V和380V两种,大部分用电设备仅需要其中一种用电电压,也有小部分用电设备同时需要这两种用电电压,如电梯系统。
现有技术中的三相三桥臂逆变器和三相四桥臂逆变器均可以满足同时输出220V和380V电压,如果需要满足带半波型负载输出电压,目前只有基于控制器控制三相四桥臂逆变器上的供电输出才能实现,但针对三相四桥臂逆变器的控制算法复杂,需要进行坐标系变换与电流采样,采用简单的控制器或者控制方法无法满足要求,会对一些简易的后备电源开发带来较大的成本压力。目前缺乏一种控制器或者控制方法,在基于逆变器电路技术上同时控制逆变电路输出220V和380V电压,且又满足带半波型负载的控制算法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,本发明提供了一种基于两相三桥臂逆变电路的控制方法及系统,其控制方法相对简单,可大大减少控制系统的成本,从而有效降低逆变器产品的总成本。
相应的,本发明实施例提供了一种基于两相三桥臂逆变电路的控制方法,所述控制方法包括:
检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的当前输出电压,将所述当前输出电压与设定的参考电压进行差运算,以获取偏移差值;
利用比例积分控制器基于所述偏移差值对当前调制波信号进行调整;
将调整后的调制波信号与设定的载波信号进行比较,产生所述两相三桥臂逆变电路中的每一个桥臂所对应的一组启闭互补PWM信号;
基于每一组启闭互补PWM信号控制所述两相三桥臂逆变电路中对应的一个桥臂的工作状态,以输出最终的电压波形。
可选的,所述检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的当前输出电压,将所述当前输出电压与设定的参考电压进行差运算,以获取偏移差值包括:
检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的第一相电压输出端与零线输出端之间的第一输出电压UAN,通过所述第一输出电压UAN与设定的参考电压U相减,得到第一偏移差值;
检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的第二相电压输出端与零线输出端之间的第二输出电压UBN,通过所述第二输出电压UBN与设定的参考电压U相减,得到第二偏移差值;
基于所述第一输出电压UAN与所述第二输出电压UBN,获取所述两相三桥臂输出侧的第一相电压输出端与第二相电压输出端之间的第三输出电压UAB,并通过所述第三输出电压UAB与设定的参考电压相减,得到第三偏移量。
可选的,所述利用比例积分控制器基于所述偏移差值对当前调制波信号进行调整包括:
基于所述第一偏移差值,利用第一比例积分控制器将第一调制波S1的幅值U1调整为U′1,并通过第一乘法器获取T时刻的第一调制波S1为:
S1=U′1sin(ωt)
基于所述第二偏移差值,利用第二比例积分控制器将第二调制波S2的幅值U2调整为U′2;基于所述第三偏移量,利用第三比例积分控制器将所述第二调制波S2的相位差Δθ调整为Δθ′;并通过移相器和第二乘法器获取T时刻的第二调制波S2为:
其中,sin(ωt)为单位正弦信号,ω为频率,t为时间,U′1为所述T时刻的第一调制波S1的幅值,U′2为所述T时刻的第二调制波S2的幅值,Δθ′为所述T时刻的第二调制波S2的相位差,且T∈t。
可选的,所述将调整后的调制波信号与设定的载波信号进行比较,产生所述两相三桥臂逆变电路中的每一个桥臂所对应的一组启闭互补PWM信号包括:
将所述T时刻的第一调制波S1与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第一桥臂所对应的第一组启闭互补PWM信号;
将所述T时刻的第二调制波S2与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第二桥臂所对应的第二组启闭互补PWM信号;
将第三调制波S3与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第三桥臂所对应的第三组启闭互补PWM信号。
可选的,所述第三调制波S3为:
其中,M为所述载波信号的幅值,且所述载波信号为三角载波。
可选的,所述基于每一组启闭互补PWM信号控制所述两相三桥臂逆变电路中对应的一个桥臂的工作状态,以输出最终的电压波形包括:
基于所述第一组启闭互补PWM信号,控制所述第一桥臂上的第一开关管和第二开关管的交互通断;
基于所述第二组启闭互补PWM信号,控制所述第二桥臂上的第三开关管和第四开关管的交互通断;
基于所述第三组启闭互补PWM信号,控制所述第三桥臂上的第五开关管和第六开关管的交互通断。
另外,本发明实施例还提供了一种基于两相三桥臂逆变电路的控制系统,所述控制系统包括:
电压检测模块,用于检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的当前输出电压,将所述当前输出电压与设定的参考电压进行差运算,以获取偏移差值;
波形调整模块,用于利用比例积分控制器基于所述偏移差值对当前调制波信号进行调整;
信号生成模块,用于将调整后的调制波信号与设定的载波信号进行比较,产生所述两相三桥臂逆变电路中的每一个桥臂所对应的一组启闭互补PWM信号;
状态控制模块,用于基于每一组启闭互补PWM信号控制所述两相三桥臂逆变电路中对应的一个桥臂的工作状态,以输出最终的电压波形。
可选的,所述电压检测模块包括第一电压检测电路和第二电压检测电路;
所述第一电压检测电路用于检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的第一相电压输出端与零线输出端之间的第一输出电压UAN,通过所述第一输出电压UAN与设定的参考电压U相减,得到第一偏移差值;
所述第二电压检测电路用于检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的第二相电压输出端与零线输出端之间的第二输出电压UBN,通过所述第二输出电压UBN与设定的参考电压U相减,得到第二偏移差值;且基于所述第一输出电压UAN与所述第二输出电压UBN,获取所述两相三桥臂输出侧的第一相电压输出端与第二相电压输出端之间的第三输出电压UAB,并通过所述第三输出电压UAB与设定的参考电压相减,得到第三偏移量。
可选的,所述波形调整模块包括第一比例积分控制器、第二比例积分控制器和第三比例积分控制器;
所述第一比例积分控制器用于基于所述第一偏移差值,将第一调制波S1的幅值U1调整为U′1,并通过第一乘法器获取T时刻的第一调制波S1为:
S1=U′1sin(ωt)
所述第二比例积分控制器用于基于所述第二偏移差值,将第二调制波S2的幅值U2调整为U′2;
所述第三比例积分控制器用于基于所述第三偏移量,将所述第二调制波S2的相位差Δθ调整为Δθ′,并通过移相器和第二乘法器获取T时刻的第二调制波S2为:
其中,sin(ωt)为单位正弦信号,ω为频率,t为时间,U′1为所述T时刻的第一调制波S1的幅值,U′2为所述T时刻的第二调制波S2的幅值,Δθ′为所述T时刻的第二调制波S2的相位差,且T∈t。
可选的,所述信号生成模块包括第一PWM产生电路、第二PWM产生电路和第三PWM产生电路;
所述第一PWM产生电路用于将所述T时刻的第一调制波S1与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第一桥臂所对应的第一组启闭互补PWM信号;
所述第二PWM产生电路用于将所述T时刻的第二调制波S2与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第二桥臂所对应的第二组启闭互补PWM信号;
所述第三PWM产生电路用于将第三调制波S3与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第三桥臂所对应的第三组启闭互补PWM信号,且所述第三调制波S3为:
其中,M为所述载波信号的幅值,且所述载波信号为三角载波。
在本发明实施例中,本发明基于所述两相三桥臂逆变电路的当前输出电压,采用PWM控制技术对所述两相三桥臂逆变电路中的每一个开关管的开关时间长短进行调节,以此在所述两相三桥臂逆变电路的输出侧产生所需的正弦交流电压。相比于现有技术中的三相四桥臂逆变器,本发明所提出的控制方法较为简单,无需坐标系变换以及电流采样,可大大减少控制系统的成本,从而有效降低对应的两相三桥臂逆变器产品的总成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,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,显而易见的,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的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例公开的两相三桥臂逆变电路的原理示意图;
图2是本发明实施例公开的两相三桥臂逆变电路的结构示意图;
图3是本发明实施例公开的基于两相三桥臂逆变电路的控制方法的流程示意图;
图4是本发明实施例公开的第一桥臂的PWM控制信号的形成过程示意图;
图5是本发明实施例公开的基于两相三桥臂逆变电路的控制系统的结构组成示意图;
图6是本发明实施例公开的基于两相三桥臂逆变电路的控制系统的具体实施过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图2,图1是本发明实施例中的两相三桥臂逆变电路的原理示意图,图2是本发明实施例中的两相三桥臂逆变电路的结构示意图。
如图1所示,一种两相三桥臂逆变电路,所述逆变电路包括直流电源100、储能单元、逆变控制单元和滤波单元;所述直流电源100连接着所述储能单元,所述储能单元连接着所述逆变控制单元。
具体的,所述逆变控制单元包括并联设置的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂,所述滤波单元包括第一LC滤波器、第二LC滤波器和第一滤波电感;所述第一LC滤波器的输入端连接所述第一桥臂的输出端a,所述第一LC滤波器的输出端连接第一相电压输出端A;所述第二LC滤波器的输入端连接所述第二桥臂的输出端b,所述第二LC滤波器的输出端连接第二相电压输出端B;所述第一滤波电感的一端连接所述第三桥臂的输出端n1,所述第一滤波电感的另一端连接零线输出端N。
进一步的,如图2所示,所述储能单元包括串联设置的第一母线电容DC1和第二母线电容DC2,所述第一母线电容DC1的一端连接所述直流电源100的正极,所述第二母线电容DC2的一端连接所述直流电源100的负极,且在所述第一母线电容DC1和所述第二母线电容DC2之间的连接导线上引出所述零线输出端N。
进一步的,如图2所示,所述第一桥臂上依次串联有第一开关管Q1和第二开关管Q2,且所述第一开关管Q1的发射极连接所述第二开关管Q2的集电极;所述第二桥臂上依次串联有第三开关管Q3和第四开关管Q4,且所述第三开关管Q3的发射极连接所述第四开关管Q4的集电极;所述第三桥臂上依次串联有第五开关管Q5和第六开关管Q6,且所述第五开关管Q5的发射极连接所述第六开关管Q6的集电极。
其中,所述第一开关管Q1的集电极、所述第三开关管Q3的集电极和所述第五开关管Q5的集电极分别与所述第一母线电容DC1的一端相连接;所述第二开关管Q2的发射极、所述第四开关管Q4的发射极和所述第六开关管Q6的发射极分别与所述第二母线电容DC2的一端相连接。
进一步的,如图2所示,所述第一LC滤波器包括第二滤波电感L1和第一滤波电容C1,所述第二滤波电感L1的第一端连接在所述第一开关管Q1和所述第二开关管Q2之间的连接导线上,所述第二滤波电感L1的第二端连接所述第一相电压输出端A,所述第一滤波电容C1的第一端连接所述第二滤波电感L1的第二端,所述第一滤波电容C1的第二端连接所述零线输出端N;所述第二LC滤波器包括第三滤波电感L2和第二滤波电容C2,所述第三滤波电感L2的第一端连接在所述第三开关管Q3和所述第四开关管Q4之间的连接导线上,所述第三滤波电感L2的第二端连接所述第二相电压输出端B,所述第二滤波电容C2的第一端连接所述第三滤波电感L2的第二端,所述第二滤波电容C2的第二端连接所述零线输出端N;所述第一滤波电感L3的第一端连接在所述第五开关管Q5和所述第六开关管Q6之间的连接导线上,所述第一滤波电感L3的第二端连接所述零线输出端N。
基于图2提供的两相三桥臂逆变电路,图3示出了本发明实施例中的基于两相三桥臂逆变电路的控制方法的流程示意图。
如图3所示,一种基于两相三桥臂逆变电路的控制方法,所述控制方法包括如下步骤:
S101、检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的当前输出电压,将所述当前输出电压与设定的参考电压进行差运算,以获取偏移差值;
需要说明的是,由于所述两相三桥臂逆变电路中的三个桥臂受控于外设的控制器,在所述两相三桥臂逆变电路初始工作时,所述外设的控制器已经形成对所述三个桥臂的PWM控制信号,本发明实施例提出的控制方法则是利用所述两相三桥臂逆变电路输出侧的当前输出电压,反调整所述三个桥臂的PWM控制信号,以达到输出所需正弦交流电压的目的。
具体实施过程为:检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的第一相电压输出端A与零线输出端N之间的第一输出电压UAN,通过所述第一输出电压UAN与设定的参考电压U相减,得到第一偏移差值;检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的第二相电压输出端B与零线输出端N之间的第二输出电压UBN,通过所述第二输出电压UBN与设定的参考电压U相减,得到第二偏移差值;基于所述第一输出电压UAN与所述第二输出电压UBN,获取所述两相三桥臂输出侧的第一相电压输出端A与第二相电压输出端B之间的第三输出电压UAB,并通过所述第三输出电压UAB与设定的参考电压相减,得到第三偏移量,其中,所述第三输出电压UAB为所述第一输出电压UAN与所述第二输出电压UBN的差值。
其中,所述设定的参考电压U是根据所述两相三桥臂逆变电路在工作状态下的最大输出功率进行限定的。由于所述第一输出电压UAN与所述第二输出电压UBN的有效值相同,在实施过程中均采用参考电压U进行差运算;但由于所述第一输出电压UAN与所述第二输出电压UBN的相位相差120°,二者进行差运算与化简后,得到所述第三输出电压UAB的有效值为所述第一输出电压UAN或者所述第二输出电压UBN的有效值的倍,故所述第三输出电压UAB在实施过程中采用参考电压进行差运算。
S102、利用比例积分控制器基于所述偏移差值对当前调制波信号进行调整;
需要说明的是,比例积分控制器的工作原理是根据给定值和实际输出值所构成的偏差,将所述偏差按照比例、积分和微分通过线性组合构成控制量,再对被控对象进行控制。在本发明实施例中,步骤S101已经实现对各个输出电压的偏差值的求解,在步骤S102中将对所述各个输出电压所对应的当前调制波信号进行调整,以获取更优的调制波信号,且根据调制参数的需要,采用三个比例积分控制器来实现。
具体实施过程为:基于所述第一偏移差值,利用第一比例积分控制器将第一调制波S1的幅值U1调整为U′1,并通过第一乘法器获取T时刻的第一调制波S1为:
S1=U′1sin(ωt)
基于所述第二偏移差值,利用第二比例积分控制器将第二调制波S2的幅值U2调整为U′2;基于所述第三偏移量,利用第三比例积分控制器将所述第二调制波S2的相位差Δθ调整为Δθ′;并通过移相器和第二乘法器获取T时刻的第二调制波S2为:
其中,sin(ωt)为单位正弦信号,ω为频率,一般为50Hz或者60Hz(市电频率),t为时间,U′1为所述T时刻的第一调制波S1的幅值,U′2为所述T时刻的第二调制波S2的幅值,Δθ′为所述T时刻的第二调制波S2的相位差,且T∈t。另外,所述移相器在进行相位调节时,是以单位正弦信号为基准,在原本存在的相位差的基础上再进行相位的微整。
需要说明的是,在上述两个表达式中的t为不定值,此时所述T时刻的第一调制波S1和所述T时刻的第二调制波S2是会随t的取值而发生相应的变化,在本发明实施例中没有作任何限定。
S103、将调整后的调制波信号与设定的载波信号进行比较,产生所述两相三桥臂逆变电路中的每一个桥臂所对应的一组启闭互补PWM信号;
具体实施过程为:将所述T时刻的第一调制波S1与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第一桥臂所对应的第一组启闭互补PWM信号;将所述T时刻的第二调制波S2与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第二桥臂所对应的第二组启闭互补PWM信号;将第三调制波S3与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第三桥臂所对应的第三组启闭互补PWM信号,且所述第三调制波S3为:S3=M/2,其中M为所述载波信号的幅值,且所述载波信号为三角载波。
其中,所述载波信号的形成实际上来源于所述外设的控制器中的一个上下计数的计数器,当计数器从零开始累加计数直至计数值达到幅值M时,开始累减计数;当计数器累减计数直至重新归零时,又开始累加计数,如此循环可产生高频三角波信号,即所述载波信号,如图4所示。
为进一步说明任意一组启闭互补PWM信号的产生过程,图4示出了本发明实施例中的第一桥臂的PWM控制信号的形成过程示意图,根据所述两相三桥臂逆变电路在正常工作状态下的所述第一开关管Q1和所述第二开关管Q2为交替通断的工作状态,具体表现为:当所述T时刻的第一调制波S1与所述载波信号在同一坐标轴上且起点重合时,所述第一开关管Q1以关断状态为起点,当上述两种波形信号出现第一个交点时发生一次跳变(闭合状态),出现第二个交点时再发生一次跳变(关断状态),以此类推得到所述第一开关管Q1的PWM控制信号;所述第二开关管Q2则以闭合状态为起点,当上述两种波形信号出现第一个交点时发生一次跳变(关断状态),出现第二个交点时再发生一次跳变(闭合状态),以此类推得到所述第二开关管Q2的PWM控制信号。由此,可得到所述两相三桥臂逆变电路中的第一桥臂所对应的第一组启闭互补PWM信号,如图4所示,且每一次跳变时长为对应开关管的开关时间长短。
需要说明的是,所述第一开关管Q1和所述第二开关管Q2不能同时闭合,避免电源直接短路,进一步使得所述两相三桥臂逆变电路被烧坏。
S104、基于每一组启闭互补PWM信号控制所述两相三桥臂逆变电路中对应的一个桥臂的工作状态,以输出最终的电压波形。
具体实施过程为:基于所述第一组启闭互补PWM信号,控制所述第一桥臂上的第一开关管Q1和第二开关管Q2的交互通断;基于所述第二组启闭互补PWM信号,控制所述第二桥臂上的第三开关管Q3和第四开关管Q4的交互通断;基于所述第三组启闭互补PWM信号,控制所述第三桥臂上的第五开关管Q5和第六开关管Q6的交互通断。
其中,上述三组启闭互补PWM信号允许同时控制对应的一个桥臂进行相关的动作,且每一个桥臂上的一组开关管工作时会使得所述两相三桥臂逆变电路产生不同的输出状态,包括:通过控制所述第一桥臂的动作,在所述第一相电压输出端A与所述零线输出端N之间产生额定电压为U的第四输出电压;通过控制所述第二桥臂的动作,在所述第二相电压输出端B与所述零线输出端N之间产生额定电压为U的第五输出电压;通过控制所述第一桥臂和所述第二桥臂的同时动作,在所述第一相电压输出端A与所述第二相电压输出端B之间产生额定电压为的第六输出电压。而所述第三桥臂上的第五开关管Q5和第六开关管Q6的交互通断,是为了控制半波型负载引起的所述第一母线电容DC1与所述第二母线电容DC2的电压不平衡,通过闭合开关管来释放对应的母线电容上的多余能量,主要起到保护所述两相三桥臂逆变电路的作用。
需要说明的是,所述两相三桥臂逆变电路选取直流侧的所述第一母线电容DC1和所述第二母线电容DC2之间的中点n2作为零电位点,因此在所述两相三桥臂逆变电路中的三个桥臂上的输出点a、b和n1所输出的电压信号有±Ud/2这两种电平,其中Ud为所述直流电源100的电压值。
基于步骤S103中对图4示出的所述第一桥臂所对应的第一组启闭互补PWM信号的说明,继续对所述第一桥臂上的输出点a所输出的电压信号进行说明:当所述第一开关管Q1处于闭合状态时,电流走向的起始点为所述直流电源100的正极,故在输出点a处将输出高电平;当所述第二开关管Q2处于闭合状态时,电流走向的起始点为所述直流电源的负极端,故在输出点a处将输出低电平。由此,可得到所述两相三桥臂逆变电路中的第一桥臂上的输出点a所输出的电压信号,该电压信号再经所述第一LC滤波器的滤波处理后得到所述第一相电压输出端A与所述零线输出端N之间的额定电压为U的第四输出电压,如图4所示。
请参阅图5至图6,图5是本发明实施例中的基于两相三桥臂逆变电路的控制系统的结构组成示意图,图6是本发明实施例中的基于两相三桥臂逆变电路的控制系统的具体实施过程示意图。
如图5所示,一种基于两相三桥臂逆变电路的控制系统,所述控制系统包括电压检测模块、波形调整模块、信号生成模块和状态控制模块。
具体的,所述电压检测模块用于检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的当前输出电压,将所述当前输出电压与设定的参考电压进行差运算,以获取偏移差值;所述波形调整模块用于利用比例积分控制器基于所述偏移差值对当前调制波信号进行调整;所述信号生成模块用于将调整后的调制波信号与设定的载波信号进行比较,产生所述两相三桥臂逆变电路中的每一个桥臂所对应的一组启闭互补PWM信号;所述状态控制模块用于基于每一组启闭互补PWM信号控制所述两相三桥臂逆变电路中对应的一个桥臂的工作状态,以输出最终的电压波形。
进一步的,所述电压检测模块包括第一电压检测电路和第二电压检测电路。其中,如图6所示,所述第一电压检测电路用于检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的第一相电压输出端与零线输出端之间的第一输出电压UAN,通过所述第一输出电压UAN与设定的参考电压U相减,得到第一偏移差值;所述第二电压检测电路用于检测所述两相三桥臂逆变电路输出侧的第二相电压输出端与零线输出端之间的第二输出电压UBN,通过所述第二输出电压UBN与设定的参考电压U相减,得到第二偏移差值;且基于所述第一输出电压UAN与所述第二输出电压UBN,获取所述两相三桥臂输出侧的第一相电压输出端与第二相电压输出端之间的第三输出电压UAB,并通过所述第三输出电压UAB与设定的参考电压相减,得到第三偏移量。
进一步的,所述波形调整模块包括第一比例积分控制器、第二比例积分控制器和第三比例积分控制器。如图6所示,具体应用包括如下:
所述第一比例积分控制器用于基于所述第一偏移差值,将第一调制波S1的幅值U1调整为U′1,并通过第一乘法器获取T时刻的第一调制波S1为:
S1=U′1sin(ωt)
所述第二比例积分控制器用于基于所述第二偏移差值,将第二调制波S2的幅值U2调整为U′2;所述第三比例积分控制器用于基于所述第三偏移量,将所述第二调制波S2的相位差Δθ调整为Δθ′,并通过移相器和第二乘法器获取T时刻的第二调制波S2为:
其中,sin(ωt)为单位正弦信号,ω为频率,t为时间,U′1为所述T时刻的第一调制波S1的幅值,U′2为所述T时刻的第二调制波S2的幅值,Δθ′为所述T时刻的第二调制波S2的相位差,且T∈t。
进一步的,所述信号生成模块包括第一PWM产生电路、第二PWM产生电路和第三PWM产生电路。其中,如图6所示,所述第一PWM产生电路用于将所述T时刻的第一调制波S1与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第一桥臂所对应的第一组启闭互补PWM信号;所述第二PWM产生电路用于将所述T时刻的第二调制波S2与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第二桥臂所对应的第二组启闭互补PWM信号;所述第三PWM产生电路用于将第三调制波S3与所述载波信号进行叠加比较,根据匹配跳变原则生成所述两相三桥臂逆变电路中的第三桥臂所对应的第三组启闭互补PWM信号,且所述第三调制波S3为:
其中,M为所述载波信号的幅值,且所述载波信号为三角载波。
需要说明的是,由于所述状态控制模块的控制对象为所述两相三桥臂逆变电路,通过所述信号生成模块所产生的三组启闭互补PWM信号分别控制所述逆变电路中的三个桥臂的动作,以满足当所述逆变电路处于稳定工作状态下,可在其输出端产生所需的电压。
所述控制系统被配置用于执行上述的基于两相三桥臂逆变电路的控制方法,针对所述控制系统中的各个模块以及每个模块内部的器件的具体实施方式请参考上述的实施例,在此不再赘述。
在本发明实施例中,本发明基于所述两相三桥臂逆变电路的当前输出电压,采用PWM控制技术对所述两相三桥臂逆变电路中的每一个开关管的开关时间长短进行调节,以此在所述两相三桥臂逆变电路的输出侧产生所需的正弦交流电压。相比于现有技术中的三相四桥臂逆变器,本发明所提出的控制方法较为简单,无需坐标系变换以及电流采样,可大大减少控制系统的成本,从而有效降低对应的两相三桥臂逆变器产品的总成本。
另外,以上对本发明实施例所提供的一种基于两相三桥臂逆变电路的控制方法及系统进行了详细介绍,本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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