一种SPWM调制方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种SPWM调制方法。

背景技术

SPWM调制是逆变器开关管的开关逻辑调制方法，随着光伏发电技术的发展，光伏发电系统的成本不断降低，离并网逆变器应用越来越广泛。

现有技术（图4）采用传统的固定单极性SPWM调制方式来控制逆变器（见图2）。第一开关管Q1、第三开关管Q3的驱动为工频互补，第二开关管Q2、第四开关管Q4的驱动为高频互补，配合滤波器（例如LC滤波器，由电感L1和电容C1组成），具备成本低廉，效率高的特点，但是当右侧电网频率、相位发生切变时，四个开关管同时关断，电感L1无法续流，充电电流波形在过零点处发生畸变。其中充电电流指逆变器反向工作，给左侧直流源（如电池）充电时的交流电流。

可见，现有技术按照固定单极性SPWM调制方式来对逆变器进行控制，虽然成本低廉，转换效率高，但存在电网频率、相位发生切变时，充电电流波形在过零点处发生畸变较大问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种单极性SPWM调制方法，以解决现有的固定单极性SPWM调制方式在电网频率、相位发生切变时，充电电流波形在过零点处会发生畸变的问题。

本发明提供了一种SPWM调制方法，应用于单极性SPWM调制电路，所述SPWM调制电路包括逆变器和主控芯片，所述逆变器包括第一开关管、第三开关管、第二开关管、第四开关管，所述第一开关管和所述第三开关管串联构成工频桥臂，所述第二开关管和所述第四开关管串联构成高频桥臂，所述工频桥臂与所述高频桥臂并联，所述SPWM调制方法包括：

主控芯片发出所述第一开关管、所述第三开关管、所述第二开关管、所述第四开关管的PWM驱动信号；

所述第一开关管在0度过零处插入与所述第四开关管0度过零处一致的第一SPWM驱动信号，所述第一SPWM驱动信号波形持续单个开关周期；

所述第一开关管在180度过零处插入与所述第四开关管180度过零处一致的第二SPWM驱动信号，所述第二SPWM驱动信号波形持续单个开关周期；

所述第三开关管在0度过零处插入与所述第二开关管0度过零处一致的第三SPWM驱动信号，所述第三SPWM驱动信号波形持续单个开关周期；

所述第三开关管在180度过零处插入与所述第二开关管180度过零处一致的第四SPWM驱动信号，所述第四SPWM驱动信号波形持续单个开关周期。

上述SPWM调制方法，令第一开关管、第三开关管在过零处不再关闭驱动，而是按照SPWM规律打出PWM驱动信号；而针对第二开关管、第四开关管则保持原有的发波方式不变，使得第一开关管、第三开关管在0度过零处插入单个开关周期的SPWM波，改善正半周续流，使得第一开关管、第三开关管在180度过零处插入单个开关周期的SPWM波，改善负半周续流，从而改善充电电流波形在过零点处发生畸变的问题。

进一步地，所述逆变器还包括滤波器，所述滤波器两端分别接所述工频桥臂的中点和所述高频桥臂的中点。

进一步地，所述滤波器为LC滤波器；所述LC滤波器包括电感和电容，所述电感和电容相互串联。

进一步地，所述第一开关管、所述第三开关管的PWM驱动信号与电网电压频率、相位同步。

进一步地，所述第二开关管、所述第四开关管的PWM驱动信号为正弦参考信号与三角载波调制所得的SPWM驱动信号。

进一步地，所述第一开关管、第三开关管为同种开关管，所述第二开关管、第四开关管为同种开关管。

进一步地，所述第一开关管、第三开关管均为三极管、IGBT、MOSFET中的任一种。

进一步地，所述第二开关管、所述第四开关管均为三极管、IGBT、MOSFET中的任一种。

进一步地，所述逆变器还包括直流源，所述直流源与所述工频桥臂和所述高频桥臂并联。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的SPWM调制方法的流程图；

图2为逆变器拓扑图；

图3为图1中的SPWM调制电路的单极性SPWM驱动信号图。

图4为图2中的SPWM调制电路的作为现有技术的固定单极性SPWM驱动信号图。

主要元件符号说明：

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，本发明实施例提供的一种SPWM调制方法，应用于单极性SPWM调制电路，所述SPWM调制电路包括逆变器和主控芯片，所述逆变器包括第一开关管Q1、第三开关管Q3、第二开关管Q2、第四开关管Q4，所述第一开关管Q1和所述第三开关管Q3串联构成工频桥臂，所述第二开关管Q2和所述第四开关管Q4串联构成高频桥臂，所述工频桥臂与所述高频桥臂并联，所述SPWM调制方法包括步骤S01至步骤S05：

步骤S01，主控芯片发出所述第一开关管Q1、所述第三开关管Q3、所述第二开关管Q2、所述第四开关管Q4的PWM驱动信号；

步骤S02，所述第一开关管Q1在0度过零处插入与所述第四开关管Q4的0度过零处一致的第一SPWM驱动信号，所述第一SPWM驱动信号波形持续单个开关周期；具体的，第一开关管Q1的0度过零处为图3中的“A”处。

步骤S03，所述第一开关管Q1在180度过零处插入与所述第四开关管Q4的180度过零处一致的第二SPWM驱动信号，所述第二SPWM驱动信号波形持续单个开关周期；具体的，第一开关管Q1的180度过零处为图3中的“B”处。

步骤S04，所述第三开关管Q3在0度过零处插入与所述第二开关管Q2的0度过零处一致的第三SPWM驱动信号，所述第三SPWM驱动信号波形持续单个开关周期；具体的，第三开关管Q3的0度过零处为图3中的“C”处。

步骤S05，所述第三开关管Q3在180度过零处插入与所述第二开关管Q2的180度过零处一致的第四SPWM驱动信号，所述第四SPWM驱动信号波形持续单个开关周期。具体的，第三开关管Q3的180度过零处为图3中的“D”处。

其中，步骤S02、步骤S03中单个开关周期指第四开关管Q4的一个开关周期，步骤S04、步骤S05中单个开关周期指第二开关管Q2的一个开关周期；实际上，由于第二开关管Q2、第四开关管Q4的PWM驱动信号互补，第四开关管Q4和第二开关管Q2的开关周期时长一样。

具体的，在本发明实施例中，逆变器还包括滤波器，所述滤波器两端分别接所述工频桥臂的中点和所述高频桥臂的中点。

具体的，在本发明实施例中，所述滤波器可以为LC滤波器或其他滤波器，以实现滤波功能；所述LC滤波器包括电感L1和电容C1，所述电感L1和电容C1相互串联。

在本发明实施例中，上述工频桥臂中工频的含义是指第一开关管Q1和第三开关管Q3的开关频率为工频，相应地，第一开关管Q1、第三开关管Q3的PWM驱动信号频率为工频频率，例如可以为40HZ-70HZ,更为具体地，可为50HZ或60HZ;上述高频桥臂中高频的含义是指第二开关管Q2和所述第四开关管Q4的开关频率为高频，相应地，第二开关管Q2、第四开关管Q4的PWM驱动信号频率为高频频率，例如可以为9KHZ-1MHZ，更进一步地，例如可以为15 KHZ-21 KHZ。

上述SPWM调制方法，令第一开关管Q1、第三开关管Q3在过零处不再关闭驱动，而是按照SPWM规律打出PWM驱动信号；而针对第二开关管Q2、第四开关管Q4则保持原有的发波（或者说驱动）方式不变，使得第一开关管Q1、第三开关管Q3在0度过零处插入单个开关周期的SPWM驱动信号，避免了换相时四个开关管同时关闭的缺陷，为电感提供了续流通道，改善正半周续流；使得第一开关管Q1、第三开关管Q3在180度过零处插入单个开关周期的SPWM驱动信号，避免了换相时四个开关管同时关闭的缺陷，为电感提供了续流通道，改善负半周续流，从而改善充电电流波形在过零点处会发生畸变的问题。

具体的，在本发明实施例中，所述第一开关管Q1、所述第三开关管Q3的PWM驱动信号与电网电压频率、相位同步。

具体的，在本发明实施例中，所述第二开关管Q2、所述第四开关管Q4的PWM驱动信号为正弦参考信号与三角载波调制所得的SPWM驱动信号。

具体地，在本发明实施例中，所述逆变器还可以包括直流源，所述直流源与所述工频桥臂和所述高频桥臂并联。

可以理解地，在本发明实施例中，第一开关管Q1、第三开关管Q3为同种开关管，第二开关管Q2、第四开关管Q4为同种开关管，例如第一开关管Q1、第三开关管Q3均为三极管，或者第一开关管Q1、第三开关管Q3均为IGBT，或者第一开关管Q1、第三开关管Q3均为MOSFET,等等；例如第二开关管Q2、第四开关管Q4均为三极管，或者第二开关管Q2、第四开关管Q4均为IGBT，或者第二开关管Q2、第四开关管Q4均为MOSFET,等等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。